Les pertes vers les nappes des matières fertilisantes azotées
non utilisées par les cultures correspondent à des
surfertilisations et à la création de périodes de sols
nus dont les raisons sont diverses :
- estimation préalable de fertilisation très incertaine
: les plantes, sensibles aux variations du climat, ont des besoins en
nitrates très variables d'une année sur l'autre. De plus, les
fournitures naturelles du sol dépendent également du climat
;
- besoins instantanés très élevés de certaines
cultures sur une courte période : les nitrates disponibles avant et
après cette période ne sont alors pas valorisés par
les plantes ;
- minéralisation naturelle à contretemps : pendant la
période située entre la récolte et l'absorption des
nitrates par la plante suivante, la matière organique du sol et celle
apportée (fumiers, lisiers...) se minéralisent et produisent
naturellement des nitrates disponibles pour le lessivage des sols lors des
épisodes pluvieux, notamment en hiver.
- " retournement " de prairies anciennes : il met à disposition
des sols, durant 2 à 5 ans, des quantités de nitrates qui
dépassent largement les besoins des cultures pratiquées après
ce retournement.
A ces raisons, qui s'imposent dans le cadre normal de pratiques agricoles,
même prudentes, s'ajoutent les erreurs humaines et un besoin de "
sécurité " pour atteindre la production espérée.
Le coût des engrais excédentaires est marginal par rapport à
l'espérance de gain de rendement.
Ainsi, les pertes vers les nappes des nitrates d'origine agricole peuvent
être minimisées mais non supprimées. Elles sont liées
aux pratiques mises en oeuvre sur les couverts végétaux et
au choix des successions culturales qui déterminent la longueur et
la position de l'interculture. Cette dernière représente une
période clé des pertes vers les nappes. Ces pertes peuvent
être lues à travers cinq épisodes dont deux seulement
sont maîtrisables par l'agriculteur (Sebillotte et Meynard, 1990).
L'importance du phénomène
Les mesures réalisées en Alsace et en Lorraine montrent que
chaque type de culture peut être caractérisé par une
teneur en nitrate de l'eau " sous racines ". Ces valeurs varient en fonction
du climat de l'année et surtout du respect plus ou moins strict des
" bonnes pratiques agricoles ". Les concentrations des eaux produites sous
cultures qui correspondent à ces " bonnes pratiques agricoles "
(encadré en fin d'article) peuvent se résumer ainsi :
prairies fertilisées et pâtures 20 mg/l
céréales d'hiver ou de printemps 45 mg/l
maïs grain ou ensilage à fumure minérale 80 mg/l
colza et cultures sarclés 80 mg/l
maïs ensilage recevant des effluents d'élevage 125 mg/l
Ces chiffres proviennent de moyennes mesurées dans le cadre de pratiques
réelles (Vittel et Haut-Saintois) ou de démonstrations de pratiques
agricoles raisonnées (Info-azote en Alsace, lycée de Courcelles
Chaussy, INRA Châlons-en-Champagne). Il s'agit donc de valeurs souvent
optimisées.
Il faut ici insister sur l'importance de disposer, comme cela a été
le cas, de dispositifs de mesure en continu pour ne pas perdre l'information
apportée par des épisodes climatiques significatifs brefs.
De plus, certaines pratiques agricoles non répétées
chaque année ont un effet sur la qualité de l'eau : les apports
de lisiers, par exemple. Ces dispositifs permettront de mettre en évidence
l'effet d'une culture longtemps après sa récolte (" l'effet
suivant ", Sébillotte, 1978).
Il ressort que la proportion de cultures à fortes pertes de nitrates
dans l'ensemble de la surface du bassin d'alimentation joue un rôle
important dans l'intensité de la pollution diffuse des eaux souterraines.
La part de la surface forestière dans un bassin d'alimentation joue
d'ailleurs un grand rôle pour maintenir des valeurs faibles en nitrates.
En effet, une enquête portant sur 34 bassins forestiers a donné
une valeur moyenne de 4,2 mg/l de nitrate (Fizaine, 1993).
Figure 2. Évolution de la SAU (surface toujours en herbe
et maïs) et de la teneur en nitrates en Alsace
Figure 3. Évolution de la SAU (surface toujours en herbe, maïs,
céréales et colza) et de la teneur en nitrates calculée
en Lorraine.
Trait fin, carrés gris : surface toujours en herbe ; trait gras,
carrés noirs : maïs ; trait fin, carrés blancs :
céréales ; trait fin, carrés noirs : colza.Trait
gras simple : NO3
L'évolution des cultures pratiquées depuis 1980
L'évolution de la SAU (surface agricole utile) et des cultures
correspondantes peut être appréciée à partir des
statistiques agricoles publiées annuellement.
Pour la période 1980-1995, la SAU de l'Alsace (300 000 ha), comme
celle de la Lorraine (1 100 000 ha), évoluent très peu en valeur
globale mais la répartition des cultures a modifié très
sensiblement le paysage durant ces 16 années
- en Alsace, les herbages sont passés de 40% de la SAU à un
peu moins de 30%, et on a assisté à une véritable explosion
du maïs (grain essentiellement) passant de 20% à 50% (fig. 1,
ci-dessous) ;
- en Lorraine, la situation a évolué également, les
pâturages diminuant de 60% à 50% de la SAU (soit environ 140
000 ha retournés) au profit du colza et du maïs. Les
céréales hors maïs se maintiennent vers 30% (fig. 2,
ci-dessous).
Ainsi, tant en Alsace qu'en Lorraine, les surfaces enherbées disparues
(et anciennement protectrices des eaux souterraines) ont d'abord donné
naissance à de grandes quantités de nitrates lessivables, du
seul fait du " retournement ", puis cédé la place à
des cultures dont les effets sont défavorables vis-à-vis de
la teneur en nitrate des eaux souterraines (maïs en Alsace, colza et
maïs en Lorraine).
Si l'on prend en compte les valeurs moyennes citées au paragraphe
précédent et si on les " combine " en proportion de chacune
des cultures, on obtient par le calcul une valeur moyenne " théorique
" des nitrates présents dans l'eau d'origine agricole qui alimente
les nappes. Cette valeur a évolué comme le montre le tableau
I, ci-dessus.
Tableau I. Teneur moyenne en nitrate (mg/l) des eaux issues des
surfaces agricoles
(forêts non prises en compte)
|
1980 NO3 mg/l |
1985 NO3 mg/l |
1990 NO3 mg/l |
1995 NO3 mg/l |
| Lorraine | 36 | 39 | 43 | 44 |
| Alsace | 48 | 53 | 58 | 61 |
Une limite à ce calcul réside dans l'extrapolation
réalisée à partir de quelques sites de mesure continue
de pertes en nitrate. Nous avons supposé que leur domaine de
validité recouvre la zone d'étude.
En réalité, seule une partie des sols situés au-dessus
des nappes est valorisée en cultures de labours, les nappes
bénéficient aussi de l'influence des zones non cultivées
et de prairies génératrices de faibles teneurs en nitrates.
C'est grâce à cette répartition que certaines nappes
ont pu garder, jusqu'à présent, une qualité satisfaisante
en ce qui concerne les nitrates. Mais l'évolution en cours apparaît
comme très inquiétante. Quelle en est l'origine ?
Les causes de cette évolution
Les progrès génétiques, un large recours à la
chimie et le développement de l'irrigation ont levé les obstacles
techniques à la culture du maïs en Alsace. Les conditions
pédoclimatiques et les développements technologiques en Lorraine
ont été très favorables au colza. La forte intensification
laitière de la Lorraine a incité les exploitants à "
basculer " de l'herbe au maïs ensilage pour des raisons d'économie
de main d'oeuvre et de rendement financier.
Ces aptitudes techniques font écho au puissant levier économique
des subventions de la Politique agricole commune (PAC), qu'il s'agisse du
soutien des cours jusqu'en 1992 ou de la prime " compensatoire " à
l'hectare depuis 1993.
Cette dernière s'élève, par exemple, à :
- 3 100 F/ha pour le maïs irrigué en Alsace,
- 1 950 F/ha pour le maïs en Lorraine,
- 3 750 F/ha pour le colza en Lorraine.
En regard, la " prime à l'herbe " est attribuée aux bovins
(300 F/ha environ) simultanément à une prime à
l'élevage extensif (239 F/bovin) dès lors que la charge à
l'hectare est inférieure à 1,4 UGB. Il en résulte une
prime maximale de 800 F par hectare d'herbages " extensifs ".
Il y a là matière à réflexion. Un remaniement
du levier économique des subventions ne pourrait-il pas contribuer
à modifier la tendance ?
Propositions
Les effets combinés des progrès techniques et des subventions
de la PAC ont mis en marche un bouleversement profond des assolements très
défavorable à la conservation des ressources en eau souterraine.
Les effets induits étant de grande inertie, la dégradation
des nappes se poursuivra encore longtemps même en cas d'arrêt
immédiat de l'évolution des assolements.
Un revirement de la PAC dans le sens de l'intérêt de l'environnement
est-il envisageable ? On pourrait s'inspirer de la gestion herbagère
de la zone inondable de l'Ill (Bas-Rhin) ainsi que de l'expérience
réussie de Vittel, (suppression du maïs et gestion soignée
des herbages), toutes deux coordonnées à une incitation
économique spécifique. De fait, quelques interventions
localisées en périmètres de protection ou en zone inondable
ont pu inverser l'évolution du taux de nitrate sur des petites surfaces.
Elles ne sont toutefois pas à l'échelle du problème
(6 000 ha sur l'ensemble du bassin Rhin-Meuse).
Au stade où nous sommes, une limitation des surfaces labourées
et une incitation aux herbages va s'imposer pour la protection des nappes.
Une adaptation à court terme de la PAC serait une bonne réponse
à ce besoin.
Valeurs connues de teneur en nitrate des eaux " sous racine " en Alsace
et en Lorraine (encadré)
a) nappe d'Alsace et sources vosgiennes sous forêt = 2 à 10
mg/l,
b) teneur de l'eau des sols sous racines en Alsace :
- maïs grain à Barr-Stotzheim = 84 mg/l (4 années de
suivi)
c) teneurs sous racines à Vittel et Lorraine
- pâtures = 10 à 40 mg/l
- maïs ensilage = 126 mg/l (moyenne sur nombreux sites)
- blé d'hiver = 27 à 60 mg/l
d) teneur moyenne des drainages à Courcelles Chaussy :
- blé = 40 à 60 mg/l
- maïs = 30 à 86 mg/l (fumure minérale uniquement
e) teneur sous racines en lysimètre INRA Châlons :
- Colza = 80 mg/l (3 années de suivi)
f) Estimation de la teneur moyenne (mg/l) en nitrates de la lame d'eau
drainée au cours de l'hiver 1990-91, d'après les calculs
réalisés avec le modèle de Burns en Lorraine (Thèse
F. Gaury, 1992).
Bois, friches 2
Prés de fauche, parcs à génisses fauchés, vergers
20
Parcs à vaches laitières fauchés ou non, parcs à
génisses 30
Prairies permanentes dont le mode d'exploitation est inconnu 25
Prairies temporaires et artificielles 25
Céréales d'hiver 55
Céréales de printemps 35
Pois, vesce 140
Maïs 125
Références bibliographiques
Sébillotte M., Meynard J.M., 1990. Systèmes de
culture, systèmes d'élevage et pollutions azotées.
In R. Calvet : Nitrates, Agriculture, Eau. INRA Editions, Paris,
pp. 289-312.
Sébillotte M. 1978. Itinéraires technique et évolution
de la pensée agronomique. C. R. Acad. Agric. France, LXIV, 906-914.
Fizaine G. 1993. Forêts et teneurs en nitrates des eaux
souterraines. ENGREF- INRA, 19 pp. + ann.
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