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Le diagnostic entre les pratiques agricoles, les sols et la qualité de l'eau |
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Pour comprendre comment les pratiques agricoles peuvent influer sur les risques de transfert de nitrate dans la nappe, les chercheurs ont dû prendre en compte certains facteurs morphologique, pédologique et géologique. Ils ont donc étudié dans un premier temps les grands ensembles géomorphologiques et pédologiques du site ainsi que leurs contraintes. |
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| Etudes géo-morphologiques |
| Le territoire correspondant à l'impluvium du gîte hydrominéral s'étend entre deux cuestas orientées sud-ouest/nord-est. Deux vallées, encaissées par endroit, Belle-Fontaine et le Petit Vair découpent le périmètre hydrogéologique. Sur ce périmètre, trois milieux morphologiques et pédologiques peuvent être distingués |
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| M1 |
Surface substabulaire reposant soit sur les couches à cératites du sud-ouest et à l'est, soit sur la dolomie de Vittel au centre et à l'ouest, soit encore sur la Lettenkohle au nord, à proximité de la faille de Vittel. Les sols dominants sont, sur couches à cératites, des sols bruns plus ou moins caillouteux selon qu'ils se développent sur les dalles calcaires ou sur les niveaux marneux intermédiaires, et, sur Dolomie, des sols bruns calci-magnésiques limono-argileux pouvant devenir nettement plus profonds et argileux à proximité des fractures de la roche. |
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| M2 |
Les pentes se développent en majorité sur le substrat marno-calcaire (couches à cératites et calcaires à entroques). Les sols dominants sont des sols bruns calcaires, peu profonds et caillouteux. |
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| M3 |
Les fonds de vallées et les combes d'origine périglaciaire du plateau sont occupés par des sols profonds à hydromorphisme temporaire hivernal. |
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© Inra |
Les grands ensembles géomorphologiques du site |
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Les résultats d'une étude hydrogéologique du périmètre de Vittel montrent que l'eau s'infiltre rapidement sur la dolomie et ressort en partie au contact des affleurements de marnes. Sur les versants, le ruissellement est prépondérant aux endroits où affleurent les couches de calcaire à cératites. |
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De plus, la région de Vittel est très fracturée : failles et diaclases fissurent les couches géologiques au contact de la faille dite de "Vittel" et influent donc sur la circulation de l'eau souterraine avec les effets bénéfiques que l'on connaît pour la composition et la dynamique du gîte hydrominéral. |
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Etude des pratiques agricoles |
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Afin de proposer des solutions vis-à-vis de l'effet possible des pratiques agricoles de surfaces sur la qualité de l'eau sous les racines, les chercheurs ont dû mettre en évidence et analyser les pratiques mises en œuvre par les agriculteurs du périmètre de Vittel au niveau des systèmes de culture et des systèmes d'élevage. |
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| En 1989 , le périmètre se caractérisait par une quasi-égalité entre les surfaces en herbes et les terres cultivées. Depuis quelques années, on constatait à l'époque une régression importante des prairies permanentes (environ 26 ha par an) et une augmentation de la production végétale liée au développement de la génétique (maïs ensilage notamment) et surtout par rapport à l'utilisation croissante de produits de synthèse (engrais et produits phytosanitaires) |
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| Trois systèmes de cultures principaux ont été identifiés par une enquête auprès des exploitants du périmètre. Chacun de ces types de système présentait des risques spécifiques par rapport à la lixiviation des nitrates vers le sous-sol: |
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Système A : système basé sur une succession à maïs fréquent (1 an sur 2) en alternance avec des céréales d'hiver. |
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Risque fort : Le maïs fourrager est une culture très polluante du point de vue des nitrates. En dehors de la phase très courte, d'absorption nitrique (de mi-juin à mi-août), les parcelles en monoculture de maïs se montrent sensibles aux aléas climatiques. De plus, la fertilisation accrue, par l'apport de fumure, des parcelles de maïs a accompagné l'extension de la culture et accentue d'autant les pertes en nitrates. |
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Système B : système basé sur la succession de colza - blé - orge avec un apport important de déjections animales. |
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Risque fort : Les déjections animales sont épandues sur chaumes en été et avant le labour en hiver, à des périodes où le risque de lessivage des nitrates est maximal et l'absorption des végétaux est réduite voir nulle. |
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Système C : système basé sur la succession de prairies temporaires ou de luzerne (2 à 3 ans) de blé ou d'orge avec un faible apport en déjections animales sont en régression notable au cours des dernières années. |
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Risque limité : Les prairies permanentes, faiblement pâturées, tamponnent l'effet du climat car leur capacité d'absorption représente un obstacle naturel à la percolation des nitrates |
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Dans la fin des années 80, l'élevage bovin de la région de Vittel ( en race Frisonne-Holstein pour l'essentiel), était fondé principalement sur la production laitière largement dominant dans cette partie à la lisière des Vosges. Sur un effectif total de 37 exploitations, 30 possédaient un troupeau de vache laitière (81%) avec un effectif moyen de 46 vaches et une production annuelle de 5 000 litres de lait. La quasi-totalité des génisses de renouvellement étaient produites sur l'exploitation. Une production de viande à partir d'animaux issus du troupeau laitier ou d'un troupeau de vaches allaitantes (cas de 6 exploitations) était également présente. Les animaux produits étaient essentiellement des taurillons (cas de 22 exploitations, atelier de 26 mâles en moyenne) et des boeufs (cas de 10 exploitations, 17 boeufs en moyenne par exploitation. Quelques génisses étaient vendues grasses dans 8 exploitations. nt) et surtout par rapport à l'utilisation croissante de produits de synthèse (engrais et produits phytosanitaires) |
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L'élevage ovin était limité à 4 exploitations (effectifs de 14 à 70 brebis). On trouvait également 2 élevages de porcs naisseurs-engraisseurs de 50 et 84 truies et un éleveur de veaux de boucherie en batterie. |
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Sur une SAU moyenne élevée de 87 ha , la surface fourragère principale représentait 63 % dont seulement 4 ha en luzerne et 3 ha en prairie temporaire. La surface cultivée en maïs était importante et se situait autour de 10 ha en moyenne ; La culture de maïs permettait l'intensification de la production de lait et de viande grâce à la mécanisation de toute la chaîne de la récolte. |
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L'ensilage de maïs constituait une part essentielle de la ration hivernale des troupeaux, notamment des vaches laitières dont les besoins sont très élevés en période de vêlage d'automne ou de début d'hiver. Enfin, les modalités techniques d'utilisation des prairies étaient diversifiées du fait de l'existence de formes variées de mécanisation de la récolte des fourrages et de nombreuses pratiques de pâturage (ensilage d'herbe, haylage balles rondes, foin en balles rondes ou en petites bottes, pâturage tournant ou continu,...). |
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| Les bâtiments pour vaches laitières étaient essentiellement des stabulations libres plus ou moins bien aménagées, de construction récente, situées à la périphérie des villages et équipées d'une salle de traite. Les bâtiments anciens étaient utilisés l'hiver pour les animaux d'élevage et l'engraissement des génisses et des boeufs. Quant aux taurillons, ils étaient engraissés dans des bâtiments de construction récente ou dans des hangars aménagés. |
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| Cette conduite des troupeaux justifiait l'importance accordée par les éleveurs à la constitution de stocks hivernaux de qualité et en quantité suffisante. |
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| L'analyse de tous ces facteurs a permis aux chercheurs de mettre en évidence les causes de l'augmentation régulière de nitrate dans les eaux de sub-surfaces et de chercher à proposer un ensemble de solutions passant par des modifications de pratiques agricoles en lien avec l'amélioration de la qualité de l'eau sous les racines. |
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NB: Voir les dispositifs expérimentaux mis en place au cours de cette phase de diagnostic |
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En résumé |
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Les causes de l'augmentation du taux de nitrate dans les eaux de sub-surface, et les risques potentiels au niveau du gîte hydrominéral étaient la conjonction de plusieurs dynamiques, naturelles et humaines : |
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| du fait du substrat : |
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la région est fortement fracturée : failles et diaclases fissurent les couches géologiques et influent sur la circulation de l'eau souterraine, circulation à double tranchant à la fois favorable au thermalisme mais aussi à la "descente" des eaux de surface, |
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la capacité décroissante des couches géologiques pour minéraliser la matière organique (sols dolomitiques en tête, suivis des sols sur cératites et de l'argile de la Lettenkohle ) ; |
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| du fait des pratiques humaines : |
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prédominance de systèmes de culture à base de maïs rtante lié à son utilisation grandissante pour l'alimentation des animaux, |
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corrélativement, un manque de terres non cultivées et de prairies temporaires d'un côté, et un chargement excessif des quelques prairies restantes au moment du pâturage. |
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Proposition de nouveaux systèmes de culture |
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A la suite de ce diagnostic, les chercheurs ont orienté leur recherche vers la définition d'un nouveau système technique et vers la validation des effets de son implantation sur la qualité de l'eau sous les racines (taux de nitrate). Ce système devait notamment intégrer : |
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une nouvelle gestion des déjections animales : compostage du fumier, augmentation de la surface potentielle d'épandage afin de répartir plus régulièrement les fumiers compostés sur le territoire de l'exploitation, une diminution des doses épandues par hectare de culture (30 t/ha) et une augmentation de la part reçue par les prairies ; |
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proscrire la culture de maïs sur le périmètre protégé ; |
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diminuer le chargement des prairies pâturées ; |
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la m ise en place d'un nouveau système de culture : le maïs est abandonné dans l'assolement au profit d'une succession luzerne ou prairies temporaires / céréales. |
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L'ensemble de ces propositions a été analysé et évalué via un diagnostic technico-économique et a fait l'objet de l'élaboration d'un cahier des charges proposé à la Société des Eaux et a fortiori aux acteurs de la situation. |
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