Conditions antécédentes, connectivité hydrologique et apports anthropiques : Facteurs affectant les transferts de nitrate et de phosphore vers les cours d’eau de tête agricoles

Cet article examine les relations entre le ruissellement des pluies, la connectivité des bassins versants, les conditions d’humidité antécédentes et l’application d’engrais avec les flux de nitrate-N et de phosphore total (PT) dans un bassin versant de tête arable sur trois années hydrologiques (2012-2014). Les précipitations annuelles totales n’ont pas varié de manière substantielle d’une année à l’autre, mais le moment des précipitations a fortement influencé la génération du ruissellement et les flux de nitrate-N et de phosphore total qui en découlent. Les plus grands flux de nitrate-N (> 250 kg N jour- 1) et de TP (> 10 kg TP jour- 1) ne se sont produits que lorsque les eaux souterraines peu profondes se trouvaient à moins de 0,6 m de la surface du sol et que les coefficients de ruissellement étaient supérieurs à 0,1. Ces seuils ont été atteints moins fréquemment en 2012 en raison de la reprise de la sécheresse, ce qui a entraîné une baisse des flux annuels de nitrate-N (7,4 kg N ha- 1) et de TP (0,12 kg P ha- 1) par rapport à 2013 (15,1 kg N ha- 1 ; 0,21 kg P ha- 1). L’hiver humide de 2013 avec des niveaux élevés d’eaux souterraines peu profondes a conduit à une activation plus fréquente des voies souterraines et de l’écoulement des drains souterrains. Tout au long de la période, les conditions antécédentes sèches ont eu un effet temporaire sur l’augmentation des charges de PT. La preuve de l’épuisement des sources de PT après des événements pluvieux consécutifs peut être attribuée à l’épuisement répété des zones de sources critiques temporairement connectées au réseau hydrographique via des surfaces routières imperméables. L’application d’engrais a considérablement varié au cours des trois années en raison des différences de rotation des cultures entre les fermes, les apports annuels d’engrais N et P variant jusqu’à 21 % et 41 %, respectivement. Des réductions proportionnelles des charges annuelles de nitrate-N et de PT dans les rivières n’ont pas été observées à la sortie du sous-bassin versant, car les charges étaient largement influencées par le ruissellement annuel. Les charges de nitrate étaient légèrement plus élevées pendant l’application d’engrais, mais il y avait peu de relation entre l’application d’engrais P et la charge fluviale de PT. Ces données indiquent que ce bassin versant de cultures intensives peut se trouver dans un état de stationnarité biogéochimique, où les réserves de nutriments héritées servent de tampon contre les changements dans les apports contemporains de nutriments.