Le Courrier de la Cellule Environnement n°13, février 91

 La pollution diffuse agricole aux USA
suivi et lutte

1. Vue d'ensemble sur l'action en faveur de la qualité des eaux aux USA
2. Pollution diffuse agricole
3. Conclusions

Bibliographie sommaire

Annexes


Nous vous proposons quelques réflexions à partir d'un voyage d'études réalisé en juin 1990, dans plusieurs Etats des USA. Ce déplacement, organisé par le Service de conservation des sols (SCS), fait suite à une visite de plusieurs membres de ce service à l'INRA de Thonon lors d'une mission en France. Grâce à un choix judicieux des visites et des sites nous avons pu obtenir:
- une vision d'ensemble du dispositif de lutte contre la pollution diffuse agricole;
- un contact avec plusieurs laboratoires et leurs sites expérimentaux;
- des échanges avec des agriculteurs, des chercheurs et des techniciens chargés d'animer les grands projets de restauration de la qualité des eaux.

[R] 1. Vue d'ensemble sur l'action en faveur de la qualité des eaux aux USA

Aux Etats-Unis, la qualité de l'eau fait l'objet de suivis déjà anciens. Les constats réalisés montrent une situation préoccupante (voir cartes ci-après).
Selon l'Environmental Protection Agency (EPA), la principale menace pour la qualité des eaux provient de la pollution diffuse. Cette menace, prise très au sérieux, fait l'objet de nombreuses recherches et mesures administratives. La pollution diffuse provient du ruissellement urbain, du lessivage des sols, des déchets industriels et de l'érosion des terres agricoles. Les dégradations touchent aussi bien les plans d'eau (des étangs jusqu'aux estuaires) que les nappes phréatiques.
Cet intérêt accru pour les pollutions diffuses ne signifie pas que la pollution ponctuelle soit jugulée! En effet, malgré des conditions favorables, un habitat concentré, un assainissement urbain séparatif, etc., elle demeure un problème sérieux, abordé à la faveur de grandes actions de restauration en cours. Ainsi, on projette encore d'améliorer les taux de raccordement et de généraliser les traitements de déphosphatation. Dans plusieurs Etats, la suppression des tripolyphosphates dans les lessives renforce ce dispositif. Dans l'Orégon, cette mesure est réalisée à titre expérimental; les résultats obtenus seront contrôlés dans deux ans et l'interdiction sera alors confirmée ou rapportée.
L'érosion des sols, surtout dans l'Est des Etats-Unis, est un problème qui date de la colonisation. Les méthodes agricoles d'alors, adaptées en particulier au climat du vieux continent (pluies peu violentes), s'avérèrent mal convenir aux conditions du continent américain. La modernisation agricole du XXe siècle accuse cette tendance qui s'accompagne d'une extension considérable des périmètres irrigués. Progressivement, la gestion de la quantité et de la qualité de l'eau s'impose.
Ainsi, les quantités d'eau disponibles dans tous les Etats proches des Montagnes Rocheuses sont gérées grâce à un dispositif de prévision des débits des rivières en fonction de l'enneigement. Ce réseau (snowpack telemetry) utilise des moyens tout à fait sophistiqués (télédétection, télémétrie, etc.).
Parallèlement, un important programme de recherches sur les bassins forestiers (voir en annexe) met en évidence les règles de gestion sylvicole qui accroissent la fonction d'interception et de stockage d'eau de ces écosystèmes.
Bien entendu, d'autres projets s'intéressent à la lutte contre les conséquences néfastes, en termes de pollution des eaux par les nutriments, des pratiques inadaptées de travail du sol, de gestion du lisier ou d'irrigation. L'écotoxicité (pesticides...) et la potabilité des eaux (nitrates, salinisation) font aussi l'objet d'efforts particuliers dans le domaine de la recherche et de ses applications. En fait, ces recherches traitent de problèmes qui sont parfois explosifs, ce qui incite à l'action. A titre d'exemple, les nappes des plaines céréalières peuvent atteindre 80 à 100 mg/l de N-NO3, les herbiers côtiers de la Chesapeake Bay (Maryland) sont détruits par les eaux du ruissellement agricole...
Les actions réalisées dans la lutte contre la pollution des eaux sont coordonnées au sein de grands projets. La qualité des eaux y est vue globalement et la lutte concentrée sur un petit nombre de bassins versants sensibles. Ces actions sont en général le résultat d'une demande locale, et se développent ensuite suivant une démarche-type, présentée en 5 points:
1) Initiative locale à partir de la prise de conscience du public. Par exemple: la pollution de la Chesapeake Bay qui rend les crabes et les huîtres impropres à la consommation entraîne les premières actions en faveur de la dépollution de la baie, puis l'adoption par les autorités de la Basinwide Nutrient Reduction Strategy dont le but est d'arriver en l'an 2000 à une réduction de 40% des apports en azote et en phosphore.
2) Elle est suivie d'une identification des problèmes et des zones à risque. Dans le cas du Lac Champlain (Vermont), la menace est révélée par des fleurs d'eau (algues bleues). L'EPA constate alors que 60% des apports en nutriments proviennent de la pollution diffuse agricole sur laquelle sont ensuite concentrées les interventions.
3) Dans la détermination des priorités, les aspects économiques et écologiques sont, dès le départ, considérés conjointement. Dans le cas de la Chesapeake Bay, la priorité a été donnée à la réduction du phosphore parce que ce flux s'avère moins coûteux à contrôler que le flux d'azote.
4) Elles conduisent à des analyses hydrologiques et à la conception de projets à l'échelle des divers bassins versants pour réduire les apports de polluants en agissant simultanément sur les sources ponctuelles et diffuses. Cette phase s'accompagne d'une mobilisation du public, des collectivités locales, des agriculteurs... (voire des chercheurs!).
5) Parallèlement, est mis en place un suivi des effets sur la qualité des eaux. Dans la plupart des cas il s'agit de programmes de menés avec les Universités.
Dans ce texte, nous développerons plus particulièrement une analyse des recherches et des actions en cours concernant la pollution diffuse agricole.

[R] 2. Pollution diffuse agricole

2.1. Lutte à la source: de la parcelle aux petits bassins et aux systèmes d'exploitation.
La lutte contre la pollution diffuse est très liée à la conservation des sols. Il s'agit de limiter des pertes intermittentes de nutriments, pesticides et métaux lourds, intervenant lors des épisodes pluvieux, par ruissellement et/ou lessivage. Les mesures préventives et curatives sont envisagées à l'échelle des exploitations agricoles. Elles constituent les Best Management Practices (BMP) (voir en annexe), adoptées par les agriculteurs dans le cadre de contrats individuels (Plan de conservation). Elles sont formulées à partir de recherches scientifiques et de constats empiriques.

risques liés aux éléments nutritifs

risques liés aux pesticides

risques liés à la pollution diffuse des eaux de surface


risques liés aux déchets d'origine animale

Source: Watstore (US geological survey data from water quality stations, ref. 1-4)

Pratiques agricoles et plans de conservation

Le plan de conservation du sol est établi pour chaque ferme par le Service de Conservation des Sols (SCS) (voir en annexe) sur la base du volontariat. Son but est d'introduire les BMP et de proposer à l'agriculteur des aménagements et des pratiques conservatrices, maîtrisant en particulier l'érosion, la gestion du lisier et les pertes par ruissellement au niveau des bâtiments.
Le plan comprend une étude de situation basée sur des photos aériennes et une cartographie des sols à grande échelle, des analyses de sols et de lisier, une évaluation des risques de pertes, puis un calendrier des améliorations et un plan de financement. Des informations complémentaires sur la fertilisation et les pesticides sont également fournies. La lutte contre les pertes au niveau des bâtiments (fosses à lisiers et cours) fait l'objet d'une attention particulière dans les zones à élevage intensif. Au total le plan de conservation constitue une sorte de contrat entre le SCS et chaque agriculteur des zones soumises à un projet global de conservation des sols et/ou de l'eau.
Dans le détail, les BMP fournissent de nombreux conseils. Par exemple: cultures selon les lignes de niveau (contouring), rotation entre cultures, travail minimum du sol, établissement de bandes herbeuses (grass waterway, filter strip)... Le retour aux herbages permanents dans les zones sensibles à l'érosion fait aussi partie des pratiques recommandées.
Sur le terrain, les techniciens du SCS utilisent des données relativement simples et empiriques pour estimer l'intérêt d'un changement de pratiques à l'échelle de la parcelle (équation universelle d'érosion des sols (USLE), table des pertes spécifiques selon pratiques pour une même culture).

La carte du Plan de conservation, à disposition de l'exploitant, ressemble à ceci (fig. de gauche). Les opérations nécessaires sont schématisées sur la photgraphie aérienne. Le Plan de conservation comporte également une carte pédologique où sont mentionnés les différents types de sols et leurs localisations sur l'exploitation.

Divers arguments sont avancés pour favoriser l'adoption de ces plans par les agriculteurs:
- protéger l'eau et les sols s'accompagne d'une augmentation de la production (les sols restent profonds, économie sur les fertilisants, etc., mais la portée de ces arguments reste limitée!).
- il s'agit de participer à une opération générale de sauvegarde; ce dernier argument a d'autant plus de poids qu'il existe une pression publique bien organisée avec des cas concrets dans le voisinage et des associations d'agriculteurs convertis. Ainsi les agriculteurs sous contrat avec le SCS ont adopté un slogan significatif: "Maryland's farmers partners with the bay".
Les résultats de ces campagnes de promotion "à l'américaine" semblent assez probants: 75% de la surface en maïs du Maryland est cultivée selon les techniques de travail minimum du sol; 90% des fermes du LaPlatte River Watershed (Vermont) sont soumises aux BMP au bout de dix ans.

Bases scientifiques et expérimentales
Un des problèmes majeurs est le contrôle de l'efficacité des mesures prises dans les parcelles agricoles à l'échelle des bassins versants et des exploitations agricoles. A cet effet, les opérations de mise en place des BMP sont couplées à des programmes de recherche prenant en compte la qualité de l'eau aussi bien au niveau de la parcelle que des zones tampons (bandes herbeuses...) et du milieu récepteur (nappes, rivières et lacs). Ces programmes font souvent l'objet d'accords entre le SCS et des Universités (du Vermont, du Maryland, de l'Oregon).
Les Best Management Practices sont ainsi testées en vraie grandeur sur des petits bassins versants expérimentaux (D. Meals, Université du Vermont) ou dans des exploitations agricoles prises dans leur ensemble (ferme expérimentale de l'Université du Maryland). Certaines mises au point nécessitant des bilans plus précis sont abordées dans des parcelles expérimentales: bilan de l'azote dans des parcelles fertilisées par du lisier (J.A. Moore, Université de l'Oregon), utilisation des boues d'épuration (S. Angle, Université du Maryland). Les simulations sur modèles (en particulier CREAMS) sont aussi à la base de nombreuses réflexions sur l'emploi des BMP.
Ces travaux ont déjà abouti à un certain nombre de résultats parfois contradictoires.
Plusieurs études des effets d'un travail minimum du sol ou no-tillage (Brinsfield et al., Université du Maryland) montrent une diminution de l'eau ruisselée (jusqu'à 50%), des flux de matières en suspension (10 à 20 fois moins), du phosphore total (6 fois moins) et de l'azote total dans le ruissellement. En revanche, les pertes de phosphore soluble restent identiques. Les réductions observées sont liées à une augmentation de l'infiltration, elle même due à une meilleure continuité des macropores du sol en cas de no-tillage.
Les différences par rapport à un témoin apparaissent après trois années de pratiques et sont les plus marquées lors des grosses pluies, des périodes à couvert peu développé, ou une fois que la battance (colmatage de la porosité de la couche superficielle du sol après une période de pluie) est installée. Cependant, l'adoption de la pratique du travail minimum du sol s'accompagne d'une augmentation de la consommation de pesticides, d'un lessivage accru des nitrates et de certains herbicides (atrazine, simazine).
Les nitrates doivent être traités différemment en raison de leur mobilité. Pour réduire les transferts d'azote vers les nappes, on envisage d'améliorer le calendrier des épandages, de mieux ajuster fertilisation et rendement, d'introduire des cultures intercalaires (par exemple: seigle en couverture d'hiver), etc. Les mesures prises sont très proches de celles qui sont proposées par le CORPEN (Comité d'Orientation pour la Réduction de la Pollution des Eaux par les Nitrates et les Phosphates d'Origine Agricole). La mise en oeuvre de ces prescriptions semble donner des résultats encore peu probants, tant au plan économique (l'engrais vert coûte plus cher que l'azote ainsi récupéré, 20 kg/ha !!!) qu'au plan de la qualité de l'eau. En effet, de ce dernier point de vue, même si l'on suit toutes les recommandations des BMP, les doses limites dans les eaux de drainage sont dépassées sous grandes cultures. D'ailleurs, dans le Maryland, les concentrations en azote total ont peu changé, malgré le développement des BMP.

Administration et communication

La mise en place des BMP et des plans de conservation s'appuie sur un dispositif administratif et médiatique dans lequel le SCS tient une place centrale.
A titre d'exemple, chaque projet est relayé par des comités locaux organisés autour d'un agriculteur dont l'exploitation sert de ferme de démonstration. Le comité diffuse des bulletins de liaison destinés aux agriculteurs. A l'échelon des Etats ou au niveau fédéral, une part importante du budget est utilisée pour la communication. Dans le projet de la Chesapeake Bay, ce travail est mené en commun avec une association privée oeuvrant pour le sauvetage de la baie. Le public est non seulement sensibilisé mais il participe également à des opérations de surveillance (monitoring).

2.2 Lutte pendant le trajet de l'eau et aménagement global des bassins versants
Des fonctions d'autoépuration existent dans les bassins versants. Elles consistent en des transformations et des rétentions de nutriments et de micropolluants au cours du trajet. Elles impliquent des microorganismes, des macrophytes et leur intensité est maximale dans les bandes herbeuses, les marécages et les ripisylves.
Les zones-tampons n'ont pas que le classique intérêt hydraulique ou faunistique; elles contribuent aussi à restaurer la qualité des eaux. Nous avons visité plusieurs sites de recherche qui sont consacrés à l'étude de l'efficacité de bandes herbeuses des forêts riveraines et des marécages. (Smithsonian Institute, Indiantown Farm, Université du Vermont, Université de l'Orégon, Hillsboro).
Les résultats disponibles montrent, par exemple, que l'efficacité des bandes herbeuses vis-à-vis des suspensions et de leur charge chimique croît avec la largeur mais décroît en fonction du nombre de crues. Ainsi, pour une largeur de 5 m on obtient une diminution des concentrations de matières en suspension de 70% et une diminution des concentrations de phosphore total de 30%.
La ripisylve est un autre point d'étude théorique et pratique en raison de son aptitude à diminuer notamment les concentrations en nitrates dans les nappes d'eau souterraines.
Par exemple, 50 m de forêt riveraine retire aux eaux (nappe ou ruissellement) 3 kg/ha/an de phosphore particulaire, 11 kg/ha/an d'azote particulaire, 45 kg/ha/an de nitrates. Les recherches menées sont très proches de certains travaux du PIREN (Programme Interdisciplinaire de Recherches en Environnement) sur les systèmes alluviaux. Mais, aux USA, l'action suit la recherche de près, et dans la Chesapeake Bay, il est prévu de border 50 000 ha de terres cultivées par des ripisylves d'ici l'an 2000.
Les marécages font aussi l'objet de recherches intensives et sont considérés comme une partie importante de la solution au problème de la pollution diffuse. Au total, l'idée directrice générale est de coupler, lors des aménagements, le plus souvent possible, des systèmes naturels avec les systèmes cultivés intensifs.
Plus généralement, on considère que l'entretien et la création de zones humides peuvent résoudre les autres problèmes de la qualité de l'eau, en particulier réduire les flux liés au ruissellement urbain... (symposium à Portland le 9 juin 1990) et même participer au traitement de certains rejets domestiques. Ainsi à Hillsboro (Oregon) on teste la meilleure manière d'utiliser un marécage comme traitement tertiaire estival d'une station d'épuration. Les rétentions obtenues sont de 90% pour le phosphore et 92% pour l'azote.
A la réflexion, et compte tenu de l'expérience acquise dans notre laboratoire, il apparaît que toutes les zones susceptibles de tamponner la pollution diffuse agricole présentent les mêmes caractéristiques de fonctionnement. Elles mettent en jeu des phénomènes physiques (sédimentation-décantation), chimiques (précipitation, adsorption, etc.) et biologiques (décomposition, dénitrification, etc.). Ces phénomènes se développent sur de faibles distances et sont de courte durée alors que les phénomènes chimiques et biologiques nécessitent des temps de transfert plus longs. L'aménagement et la modélisation des bassins versants quelles que soient leurs dimensions doivent tenir compte de l'importance de ces phénomènes et de leur localisation géographique. En outre, il semble clair que les points de contrôle en cours de transfert diffèrent selon l'élément. Pour l'azote, ils sont peu nombreux et souvent menacés par les aménagements et nous pensons qu'il est hasardeux de tout miser sur ces phénomènes pour en diminuer globalement les teneurs. La lutte à la source (au niveau de la fertilisation) s'impose donc. La situation pour le phosphore pourrait bien être inverse, avec une faible efficacité de la baisse de fertilisation et une grande efficacité des rétentions liées aux couverts végétaux.

2.3. Contrôle de l'efficacité des mesures prises

Contrôle hydrochimique

La mise en évidence de l'efficacité des dépenses effectuées est de toute première importance au plan politique. Formulé en termes scientifiques, cela revient à se demander comment contrôler les effets d'une d'un bassin versant complexe. En d'autres termes, lorsque l'on obtient une variation des paramètres de contrôle, comment faire la part des fluctuations climatiques ou hydrologiques et la part des aménagements?
Le contrôle d'ensemble prévu se limite souvent au constat, par enquête, de la baisse des apports ou à celui de l'amélioration éventuelle de l'état du milieu récepteur perçue à travers des indicateurs biologiques.
Mais ce dernier type de constat est long à établir et l'inertie des récepteurs souvent forte. Aussi dès la mise en place des mesures de lutte contre la pollution, des suivis détaillés sont-ils organisés dans des bassins versants expérimentaux:
1) suivi des pratiques parcelle par parcelle grâce à une enquête qui permet d'établir des corrélations avec les paramètres chimiques de l'eau dans la rivière;
2) suivi de l'eau à l'exutoire permettant d'acquérir de longues séries de données (dix ans dans les bassins versants du Vermont et plus de vingt ans dans le Colorado);
3) suivi de bassins versants jumeaux (Fraser Experimental Forest) (voir en annexe).
La modélisation et les simulations sont aussi des instruments privilégiés d'intégration des données et de comparaisons: modélisation des milieux récepteurs (Chesapeake Bay), modélisation des bassins versants (Smithsonian Institute)... Dans certaines études le modèle sert à reconstituer le témoin.
Le même type d'approche est utilisé pour étudier l'impact des pluies acides et des traitements sylvicoles sur les écosystèmes forestiers (Fraser Experimental Forest). L'ensemble de ces recherches doit contribuer à fournir une image globale des changements environnementaux en cours à l'échelle du pays, voire de la planète (Global Change Research). A cette échelle, les besoins en données réactualisables et la quantité d'information sont considérables et rendent nécessaire l'utilisation des possibilités offertes par les Systèmes d'Informations Géoréférées (SIG) et la télédétection.
Suivi des changements globaux de l'environnement
Dans le cadre de ces suivis, les SIG sont bien implantés et cela depuis plusieurs années, dans la plupart des centres de recherche. Trois principaux logiciels sont utilisés: Arc-info, Erdas et Grass (voir en annexe).
Le SCS, en collaboration avec l'Université du Vermont, utilise le logiciel Arc-info dans le projet sur la qualité des eaux du Lac Champlain. Dans le bassin versant de St Albans, une banque de données regroupe les informations sur les exploitations agricoles (mode d'utilisation des terres agricoles, pratiques, conversion aux BMP). La carte de base de cette banque de données est constituée par la numérisation de photographies aériennes qui restituent le parcellaire des 62 exploitations concernées. Parallèlement la banque est alimentée par les données relatives à la qualité des eaux du Lac Champlain et de ses tributaires.
A Washington (dans les services centraux) le Service de Cartographie et du Système d'Informations géoréférées (C & GISD) du SCS utilise et développe le logiciel Grass (Geographic Resources Analysis System), mis au point par l'armée il y a environ dix ans. Le C & GISD a pour tâche essentielle de produire, de manière la plus rapidement utilisable, des cartes thématiques, des images aériennes ou satellitaires afin d'alimenter une banque de données à différentes échelles (du comté, de l'Etat, ou du pays).
L'une des grandes banques de données du SCS est constituée de cartes du sol de l'ensemble du territoire à différentes échelles:
1) à l'échelle des fermes sous contrats, elles fournissent des informations, dérivées de l'interprétation des clichés aériens, pour l'implantation des BMP;
2) à l'échelle de l'Etat, pour la gestion des bassins versants de taille moyenne;
3) à l'échelle du pays entier, elles sont utilisées pour la gestion des ressources régionales ainsi que la surveillance des grands bassins versants du pays.
A partir de cette bibliothèque de cartes pédologiques, les services spécialisés du SCS fournissent des cartes thématiques (cartes d'érosion des sols ou cartes des sols possédant des caractéristiques particulières, etc.).
Les SIG servent de banque de données mises à jour continuellement par l'apport d'informations. Dans les organismes cités plus haut, il semble qu'ils ne soient pas beaucoup utilisés comme systèmes experts bien qu'ils allient de nombreuses sources d'informations. En d'autres termes, les plans paramétriques d'un SIG ne sont pas forcément combinés entre eux à l'aide de modèles mathématiques, pour obtenir des informations dérivées.
Au total, deux applications ont retenu particulièrement notre attention:
- Le SCS du Vermont réalise une combinaison de la carte des sols et d'un modèle numérique de terrain pour obtenir les zones sensibles à l'érosion des terres.
- A l'Université de l'Orégon (Corvalis) les résultats d'une analyse supervisée d'une image satellite SPOT et les plans paramétriques d'un SIG (pentes, etc.) ont été combinés pour la gestion du bassin versant de la Columbia River. C'est cette démarche que nous tentons de rendre opérationnelle sur le bassin versant du Léman en collaboration avec un organisme genevois dépendant des Nations-Unies, le GRID (Global Ressources Information Database).
Par ailleurs, il ressort que, dans la majorité des centres visités et surtout au sein du SCS, l'utilisation de l'imagerie satellitaire combinée aux banques d'informations géoréférées est rarement envisagée.

[R] 3. Conclusions

Sur le fond, il est bien évidemment difficile à partir des quelques expériences examinées de généraliser les résultats obtenus dans la lutte contre la pollution diffuse; les variables sont trop nombreuses (climat, sols, etc.) et le recul encore insuffisant. En conséquence, il n'existe pas de relation simple entre l'utilisation du sol et la pollution diffuse en raison de la forte variabilité des paramètres hydro-météorologiques et de la difficulté à prendre en compte l'organisation du parcellaire.
Malgré ces incertitudes, l'introduction des BMP s'avère assez efficace et améliore significativement la qualité globale des eaux. Ceci dit, les effets des BMP sont parfois contradictoires car l'adoption de ce code des bonnes pratiques privilégie la lutte contre l'érosion, ce qui peut se traduire par une tendance à l'augmentation des pertes par lessivage (nitrates, etc.).
Pour l'azote, la réduction des flux suppose une réduction des pertes dans les parcelles (cultures dérobées, etc.) et surtout une diminution des apports. Il apparaît même que le simple précepte "ajuster les apports aux besoins de la plante" est insuffisant. Cela explique que la stratégie adoptée à l'échelle de la parcelle, dans les régions visitées, n'apparaît pas encore bien définie. En attendant, on mise sur une augmentation du recyclage en cours de transfert par le biais des ripisylves et des marécages. C'est un pari à suivre.
Cette stratégie qui consiste à favoriser l'interception au cours du transfert est beaucoup plus pertinente pour le phosphore et les autres polluants peu solubles. Les pertes de ce type d'élément sont très concentrées dans l'espace, ce qui explique l'efficacité des zones tampons dès l'échelle interparcellaire et justifie les efforts consentis. Néanmoins, on peut se demander si ces filtres, naturels ou aménagés, sont suffisants lors des épisodes pluvieux exceptionnels. Leurs effets ne seraient-ils pas, dans ces moments-là, inverses ou seulement négligeables? En outre, est-il possible de les entretenir au mieux?
Finalement, on ne peut exclure la nécessité de  "lutter à la source". L'existence de zones tampons permet seulement d'augmenter la marge de maneuvre à l'échelle de la parcelle. Elle ne permet pas une liberté totale. Pour le phosphore, une limitation des pertes est réalisable par des changements de pratiques culturales et surtout par une augmentation du couvert (la dose de fertilisation n'est alors pas en cause).
Aux USA, la lutte contre la pollution diffuse agricole privilégie le contrôle des pertes en phosphore plutôt que celles en azote. La longue tradition anti-érosive du SCS explique en partie ce choix (en France, à l'inverse, on porte une attention toute particulière à l'azote). La lutte "à la source" n'est pas l'unique aspect des dispositions prises, car sa faisabilité économique est douteuse. On cherche plutôt à établir un contrôle lors du transfert. Les points d'intervention sont alors différents selon le polluant. Concrètement, pour le phosphore, il s'agit d'aménagements interparcellaires et pour l'azote d'aménagements à l'échelle des grands bassins versants.
Au plan des modalités de l'action, les mesures prises appartiennent au domaine des techniques culturales et des aménagements de bassin. Pas plus qu'en Europe, on ne remet en cause la fertilisation ni les systèmes d'exploitation en place. L'intervention des services de l'Etat se limite à une action purement incitative en direction de chaque exploitant. En France, il existe un certain nombre de relais, de leviers qui permettraient probablement de démultiplier les effets sur les exploitations (Chambres d'Agriculture, coopératives, zonages agricoles, etc.). Malgré ces divergences dues à des différences d'organisation du monde agricole, nous serions bien inspirés d'adapter certaines démarches qui, à notre avis, expliquent les succès observés.
1) L'existence de fermes de "démonstration" (expérimentation en vraie grandeur) où les BMP sont confrontées à la réalité du calendrier de travail et de l'économie, et où tous les flux, y compris les pertes, sont mesurés (cette idée pourrait être reprise pour les fermes de l'INRA!).
2) La mise en place de mesures correctives de bon sens avant même que tous les détails des phénomènes soient modélisés et archi-analysés, constitue aussi un bon principe de base à suivre.
3) Enfin, les suivis de longue durée sont fondamentaux pour juger les phénomènes, surtout si l'on applique des approches de type "bassins jumelés".
Pour notre part, nous souhaitons que de telles implantations se mettent en place, en particulier dans le bassin versant du Léman, si un plan de réduction de la pollution diffuse était lancé.


[R] Bibliographie sommaire

Angle et al., 1984. Nutrient losses in runoff from conventionnal and no-till corn watersheds. J. of Env. Quality, 13, 431-435.
Clausen C.J., 1985. The St Albans bay watershed RCWP. A case study of monitoring and assessment. EPA perspectives on non point source pollution, 21-24.
Richemond B. et al. 1985. Land use monitoring and assessment for non point source control perspectives. J. of Env. Quality, 13, 25-29.
Meals D.W., 1987. Detecting changes in water quality of the LaPlatte river watershed following implementation of BMPS. Lake and reservoir management, vol. III.
Brinsfield R.B. et al., 1988. Leaching of pesticides in a coastal plain, souls, as influenced by tillage system. ASAE Chicago, 13-16/12/1988.
Magette W.L. et al., 1990. Demonstrating agricultural best management practices. Implementation and impact on a commercial farm. Am. Soc. of Agr. Eng., 45-52.
Peterjohn W.T., Correll D.L., 1984. Nutrient dynamics in an agricultural watershed. Ecology GSCS, 1466-1475.
Magette W.L., Shimotramadi A., 1989. Nitrate in shallow unconfined ground water beneath agricultural fields. Land and water use, Dodd and Grace ed. Rotterdam, 297-304.


[R] Annexes

Best management practices
(BMP)

Système de pratiques destinées à conserver les sols et à maintenir les rendements. Ces pratiques visent aussi à améliorer la qualité des eaux (surtout de surface) et à maintenir la vie sauvage. Pour atteindre ces objectifs, il faut réduire et récupérer les pertes par érosion et ruissellement.
Les mesures proposées portent sur:
1) l'infrastructure des exploitations agricoles, routes, bâtiments, stockage (pesticides, fertilisants).
2) les pratiques de travail du sol, labour, engrais vert, sous-solage, cultures dérobées, matière organique du sol, résidus de récolte, choix des époques d'épandage (printemps), utilisation d'engrais à action lente, fractionnement des apports.
3) le contrôle des pesticides (adoption de la lutte intégrée)
4) l'aménagement du parcellaire: bandes herbeuses, culture en bandes alternées, mise en herbe des parcelles critiques, marécages artificiels, plantations d'arbres, aménagement de terrasses.
Pour lutter contre l'érosion, les techniques de récupération des pertes ont un rôle clef: terrasses, évacuations d'eaux enherbées, retenues collinaires, bandes herbeuses entre parcelles.
Les BMP sont adaptés au cas de chaque ferme sous contrat. Ainsi, dans le Vermont, les conseils fournis portent également sur:
-la quantité totale de lisier à épandre.
-les nutriments disponibles dans le lisier.
-une liste hiérarchisée de cultures possibles.
-le fertilisant complémentaire à appliquer dans chaque parcelle.
-les besoins globaux en fertilisants de chaque exploitation.

Soil Conservation Service
(SCS)

Le SCS, organisme fédéral créé en 1930, est le maître d'oeuvre des aménagements proposés, de la parcelle (Best management practices), à la rivière (Watershed program).
Il existe :
-une structure fédérale: Washington-DC et 4 centres d'importance nationale;
-une structure d'Etat et de comté.
Il est constitué d'un réseau de spécialistes de la Conservation des sols (biologistes, agronomes, géologues, hydrologues,...) et il a, parmi d'autres, les missions de:
-mettre en place les bonnes utilisations du territoire en vue de la conservation des sols et des eaux;
-fournir une aide technique et financière;
-effectuer des soils survey, des cartes des sols, des risques naturels, des snow survey, des prévisions concernant l'état des ressources en eau, des land use évaluation.
Les contacts avec les agriculteurs s'établissent au niveau des comtés. Le Soil conservation service formule les demandes aux scientifiques et la collaboration est assez systématique avec les Universités ou les Fondations.
Le SCS possède aussi une fonction d'animation: fermes de démonstration.

Fraser experimental forest
Etablie en 1937, au coeur des Montagnes Rocheuses.
Aire expérimentale de 93,2 km2.
Situation: 80 km à l'ouest de Denver (Colorado).
Altitude: de 820 m à 3 905 m (Byers Peak).
Les 3/4 de la Fraser experimental forest sont au dessus de 3 000 m.
1/3 de la FEF est au-dessus de la ligne de végétation.
Etudes sur la végétation, l'eau et la gestion de la vie sauvage et son intégration dans la forêt de conifères de haute altitude.
- Programme de recherche:
Compréhension de la reproduction et de la croissance des arbres.
Fonctionnement du système hydrologique en amont des ruisseaux.
Influence du couvert forestier sur le système arbre/eau/vie sauvage (population d'oiseaux, croissance des arbres, microclimatologie...).
Observer de quelle manière l'abattage des arbres change l'influence de la forêt sur ces systèmes.
Définir des systèmes d'exploitation de la forêt qui aboutissent à des améliorations à la fois pour les arbres, l'eau et la vie sauvage.
- Fool Creek (289 ha) et East St Louis Creek
(803 ha).
Depuis les années 40, les mesures des précipitations solides et liquides, des débits, dans deux bassins versants voisins d'altitude supérieure à 2 900 m, dont l'un est exploité, permettent d'évaluer les variations de l'écoulement dans le bassin versant exploité.
Les zones d'abattage ont modifié la dynamique des vents. Cette modification a pour conséquence une augmentation assez importante du manteau neigeux sur ces zones (+30% d'équivalent en eau, +10% sur la surface totale du bassin versant.
Sur le plan de la production en eau, une conséquence de l'abattage a été l'augmentation de la vitesse de fonte des neiges d'environ 40%. Le retour aux conditions initiales est estimé entre soixante-dix et quatre-vingts ans.
Parallèlement, l'étude a permis d'évaluer l'augmentation des pertes par érosion à la suite de l'exploitation des arbres (1950-52) et de la construction de la route d'accès (1954-56).
-Deadhorse Creek (270 ha) et Lexen Creek
(124 ha).
L'hydrologie de ces deux bassins versants est étudiée depuis 1955. De longues séries de mesures des débits, de la variation du manteau neigeux, des précipitations, de la sédimentation et de la qualité de l'eau sont disponibles depuis lors.
Cette base de données a permis d'établir un modèle prédictif, à court et à long terme, de l'impact hydrologique de différentes utilisations du sol. La mise au point du Subalpine hydrologic water balance model est en cours sur le bassin de Deadhorse Creek:
1) en simulant plusieurs options différentes d'abattage des arbres dans différentes sous unités (50 ha. Parcelles de 1 à 2 ha);
2) en sélectionnant une des options et en l'appliquant sur le terrain dans chaque sous- unité;
3) en comparant les résultats d'écoulement prédits par le modèle et mesurés dans chaque sous-unité.