Modélisation de l'effet des interactions haies-cultures sur les transferts d'eau et d'azote à l'échelle d'un petit bassin versant agricole

Un des effets negatifs de l’intensification de l’agriculture depuis cinquante ans est la pollution des eaux par les nitrates. Cette pollution a des consequences environnementales, economiques et en termes d’amenites notamment dans le cas de l’eutrophisation. Dans ce contexte, les agro-ecosystemes doivent evoluer par la mise en place de systemes innovants combinant l’utilisation et la preservation des ressources naturelles. Les zones tampons tels que les reseaux bocagers pourraient etre un outil permettant en partie la regulation des flux d’azote vers l’exutoire des bassins versants. La question se pose particulierement en Bretagne ou pres de 60 % du lineaire de haies a disparu entre 1960 et 1980. La question traitee ici est la quantification de l’impact de ces zones tampons a l’echelle du bassin versant pour permettre le choix de strategies de gestion du paysage permettant de maximiser leurs valeurs apportees. L’hypothese est que l’effet de la haie peut etre variable en fonction de sa position sur le versant. L’originalite de ce travail par rapport aux etudes precedentes a ete de s’interesser a la position dans le paysage et donc aux relations avec la nappe, aux interactions avec les cultures ou les prairies connexes, ainsi qu’aux modalites d’entretien. Cette these s’est deroulee en deux parties. La premiere a eu pour objectif d’evaluer l’impact de la haie sur les variations locales d’humidite du sol et sur le fonctionnement hydrologique d’un versant en fonction de sa position. Pour cela un site de mesure a ete instrumente au nord de l’Ille et Vilaine (Bretagne). Ce site a ete suivi durant un an entre septembre 2009 et septembre 2010. La seconde a eu pour objectif d’introduire un nouveau module de fonctionnement de la haie dans le modele spatialise TNT2 en developpant le concept de maille double couvert, qui a permis de prendre en compte de maniere fine le reseau bocager d’un bassin versant et ses interactions avec les cultures, ainsi que l’effet de son entretien. Les resultats experimentaux montrent que les arbres de la haie se distinguent des autres types de vegetation par des prelevements plus importants dans les couches profondes du sol et que ces prelevements sont affectes par l’entretien (taille) de la haie. L’apport par remontees capillaires lorsque la nappe est peu profonde tamponne les variations d’humidite du sol a proximite de la haie. La diminution locale d’humidite du sol et l’interception des precipitations par la canopee de la haie semblerait avoir une influence sur les ecoulements de nappe lors de la reprise des ecoulements. Le module realise lors du travail de modelisation a ete teste de maniere approfondie et son comportement est globalement conforme aux attentes. Les phenomenes identifies comme importants par les etudes de terrain et l’analyse de la litterature sont globalement simules et leurs variations en fonction des conditions climatiques et topographiques sont coherentes. Les resultats de simulation montrent que l’effet de la haie sur le bilan d’eau et d’azote est fonction de sa position sur le bassin versant et du type de culture qui lui est associe. La competition entre la haie et la culture associee est de plus en plus importante avec l’augmentation de la profondeur de la nappe, dependant de la position dans le versant. Cette competition est en partie attenuee par la taille d’entretien. D’autre part, la presence de la haie tend a augmenter la profondeur du toit de la nappe et le deficit en eau du sol. Cela a pour consequence de reduire la denitrification et la mineralisation. Les simulations effectuees sur le bassin versant de Kervidy-Naizin, estiment que la presence d’un reseau bocager entraine une diminution annuelle du debit et des flux d’azote a l’exutoire. A une echelle temporelle plus courte, l’effet de la haie est plus marque lors de la reprise des ecoulements et lors du tarissement de la nappe. Ainsi ce travail confirme la necessite de prendre en compte les haies comme une structure en interaction fonctionnelle avec les autres elements du paysage, avec lesquelles elles forment le complexe du bassin versant.