Rapport final de la convention de recherche intitulée "Etat des lieux du taux de saturation en phosphore des sols agricoles de la Région Wallonne et perspectives d’évolution compte tenu des apports de matière organique(acronyme : SATUPHOS)"

Les missions principales confiees a l’UCL par la Direction Generale Operationnelle Agriculture, Ressources Naturelles et Environnement (DGO3, Service Public de Wallonie) dans le cadre de la convention SATUPHOS etaient de realiser un etat des lieux du degre de saturation en phosphore (P) des sols agricoles de la Region wallonne, et de proposer un outil d’evaluation et de gestion des risques environnementaux lies au P. Dans un premier temps, une synthese bibliographique portant sur le comportement du P dans les sols, les risques de pertes en P et les outils d’evaluation et de gestion de ces risques a ete realisee. Cette partie a servi de base pour l’ensemble de l’etude qui a suivi, et notamment pour la determination des indicateurs environnementaux utilises pour l’etat des lieux. Il etait initialement prevu d’etudier uniquement le degre de saturation des sols en P calcule a partir de teneurs extraites par la methode a l’oxalate (DSPox = Pox/CFPox, avec CFPox la capacite du sol a fixer le P, soit CFPox=0,5 * (Alox + Feox)), utilise aux Pays-Bas comme indicateur environnemental. La revue bibliographique ayant montre que d’autres indicateurs bases sur la methode d’extraction « Mehlich 3 » (le PM3 et le degre de saturation DSPM3 = PM3 / AlM3) etaient utilises aux Etats-Unis et au Canada comme indicateurs agronomiques et environnementaux, ils ont egalement fait l’objet d’un etat des lieux en Region wallonne. L’etat des lieux a ete effectue sur base de 231 echantillons de sols, dont 139 sols de culture et de 92 sols de prairie, repartis sur l’ensemble de la Region wallonne. Ces echantillons provenaient de la collection de sols wallons realisee a l’occasion de l’etude POLLUSOL (SPAQuE-UCL-FUSAGx), completee par une selection d’echantillons acquis grâce a un partenariat avec l’ASBL REQUASUD, ainsi que par quelques echantillons preleves pour cette etude par l’UCL. Les elements extraits sur ces echantillons sont l’aluminium (note Alox et AlM3), le fer (note Feox et FeM3) – qui sont les principaux elements impliques dans la retention du P dans les sols non calcaires – et le P (note Pox et PM3), egalement extrait par la methode AA-EDTA (note PEDTA). Cette derniere methode d’extraction est celle utilisee en routine en Region wallonne pour les conseils de fertilisation. Ces extractions ont permis de calculer les indicateurs environnementaux DSPox et DSPM3. Le jeu de donnees ainsi obtenu a fait l’objet d’analyses statistiques. Elles ont permis de mettre en evidence les effets significatifs de l’occupation du sol, de la region agricole et du type de sol sur les differentes teneurs et les indicateurs environnementaux etudies. Certains types de sols ont notamment un comportement significativement different des autres. Il s’agit d’une part des sols trouves en Ardenne (sols limoneux peu caillouteux, et sols limono-caillouteux a charges schisto-phylladeuse et schisto-greseuse), et d’autre part des sols trouves en regions limoneuse et sablo-limoneuse (sols limoneux, sableux, limono-sableux ou sablo-limoneux). Les premiers presentent des valeurs de Pox, Alox, AlM3, Feox et CFPox significativement plus elevees que les autres sols (ce qui conduit a des valeurs de DSPox et DSPM3 faibles), a l’inverse des seconds qui presentent des valeurs significativement plus faibles (ce qui conduit a des valeurs de DSPox et DSPM3 elevees). Enfin, les modeles d’analyse de la variance testes permettent de predire de maniere satisfaisante uniquement les teneurs des sols en Alox, Feox ou AlM3, a partir du groupe de sols et de l’occupation du sol. Les teneurs mesurees dans les sols et les indicateurs du P ont ensuite ete cartographies par krigeage sur l’ensemble de la Region wallonne, pour les sols de culture, de prairie puis pour l’ensemble des sols agricoles. Les valeurs prises par les indicateurs (DSPox, DSPM3, PM3) dans les sols agricoles du nord de la Region wallonne depassent souvent les seuils critiques de risques environnementaux fixes a l’etranger. Cependant, ceci ne signifie pas forcement qu’il existe un probleme grave lie au P en Region wallonne. En effet, l’utilisation de tels indicateurs comme outils de gestion imposerait la determination de seuils de risque adaptes aux types de sols et aux problematiques wallonnes, liees aux pertes en P par ruissellement et erosion. Par ailleurs, la synthese bibliographique a revele qu’en matiere de gestion des risques lies aux pertes de P agricole, il est souvent insuffisant de ne considerer que la richesse du sol en P : la prise en compte des pratiques de fertilisation et des facteurs de transport du P des parcelles jusqu’aux eaux de surface (erosion, ruissellement, drainage, etc.) est indispensable. L’effet d’applications repetees de differents types de matieres organiques sur le degre de saturation des sols (DSPox) a ensuite ete etudie, au niveau des exploitations ou ont ete preleves les 231 echantillons, et au niveau de parcelles experimentales. Les resultats issus de ces parcelles semblent montrer qu’il existe un effet d’accumulation du P dans le sol (mesure par une augmentation du Pox et du DSPox) qui est proportionnel aux quantites de P2O5 organique appliquees annuellement pendant plusieurs annees. Cet effet est le plus net pour le fumier de bovin composte. Un comparatif des avantages et inconvenients de divers outils de gestion utilises en Amerique du Nord et en Europe a ete realise. Finalement, c’est l’Indice de Risque de pertes en P (IRP), actuellement utilise en Pennsylvanie, qui a ete selectionne comme base pour le developpement d’un outil de gestion wallon, dont la faisabilite a ete etudiee au cours d’une deuxieme partie de la convention SATUPHOS. Cet outil de gestion repose sur une equation empirique regroupant tous les parametres susceptibles d’influencer les exportations de phosphore vers les eaux de surface (facteurs sources et facteurs de transport). L’indice obtenu permet de classer les sites en termes de vulnerabilite face aux processus de contamination diffuse des eaux de surface : classes de risque Faible, Moyen, Eleve et Tres eleve. Dans la premiere phase de l’etude de faisabilite sont detaillees les donnees d’entree utilisees en Pennsylvanie, les adaptations realisees au Danemark, en Norvege et en Allemagne, et les donnees disponibles en Region wallonne. Il ressort que les donnees disponibles en Wallonie permettraient le calcul de l’IRP dans sa forme initiale (utilisee en Pennsylvanie), moyennant quelques adaptations. Des analyses de sensibilite (a variations fixes et stochastique) de l’IRP pennsylvanien sur base de donnees wallonnes ont ensuite ete realisees. On retiendra que dans sa forme actuelle de calcul (dans la forme pennsylvanienne), l’IRP est le plus sensible aux facteurs lies a la distance au cours d’eau et au taux de fertilisation organique. La deuxieme phase de l’etude de faisabilite a pour but de tester la faisabilite de l’utilisation de l’IRP en Region wallonne, a deux echelles differentes : a l’echelle parcellaire comme outil d’accompagnement des agriculteurs pour l’evaluation et la gestion operationnelle des risques de pertes en P, et a l’echelle de la Region wallonne comme outil de cartographie des risques destinee aux gestionnaires de l’environnement. Pour ces deux echelles de travail, l’etude de faisabilite comprend une selection des donnees d’entree disponibles actuellement susceptibles d’etre utilisees. A l’echelle parcellaire, l’IRP serait utilise avant tout comme un outil de sensibilisation, a caractere pedagogique. Un prototype d’interface conviviale pour le calcul de l’indice (fichier Excel) ainsi qu’un guide de bonnes pratiques associe a l’utilisation de l’IRP sont proposes. La problematique du P etant liee aux pratiques de fertilisation, a l’erosion et au ruissellement, l’IRP pourrait etre diffuse par les organismes de conseil agricole deja impliques dans ces problematiques. La cartographie de l’IRP, testee sur 18 bassins versants a partir des donnees d’entree cartographiees selectionnees, s’est revelee assez simple a realiser. Elle pourrait etre etendue a l’ensemble de la Region wallonne. Les moyennes d’IRP, ainsi que les parts de SAU ayant un IRP Eleve et Tres eleve, ont ete calculees pour chaque bassin versant afin de les comparer entre eux. Les bassins versants presentant les contextes les plus defavorables selon cet indice se trouvent dans l’ouest de la region Limoneuse, en Ardenne et dans le sud de la Famenne (hors Fagne). Les niveaux de risque fournis par l’IRP au niveau des bassins versants ont ensuite ete mis en relation avec les quantites de P exportees annuellement aux exutoires. Les resultats sont peu concluants ; cependant, beaucoup d’approximations ont du etre faites pour estimer les quantites de P exportees, et des mesures complementaires seraient necessaires dans l’optique d’une validation de l’IRP. Les possibilites d’ameliorations de l’outil, tant au niveau de sa structure (types de facteurs, operateurs de calcul, coefficients de ponderation, etc.) que des donnees d’entree utilisees pour les deux echelles de travail (amelioration de la precision spatiale des donnees d’entree cartographiees, etc.), sont finalement proposees. Le travail a effectuer pour l’amelioration doit etre couple a la validation de l’outil, indispensable avant d’utiliser l’IRP comme outil de gestion. Cette etude a entierement ete effectuee pour le compte de la DGO3 (Service Public de Wallonie). Les donnees et resultats obtenus sont et restent propriete du Service Public de Wallonie.

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