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 dâévolution compte tenu des apports de matière organique(acronyme : SATUPHOS)"

Les missions principales confiées à l’UCL par la Direction Générale Opérationnelle Agriculture, Ressources Naturelles et Environnement (DGO3, Service Public de Wallonie) dans le cadre de la convention SATUPHOS étaient de réaliser un état des lieux du degré de saturation en phosphore (P) des sols agricoles de la Région wallonne, et de proposer un outil d’évaluation et de gestion des risques environnementaux liés au P. \nDans un premier temps, une synthèse bibliographique portant sur le comportement du P dans les sols, les risques de pertes en P et les outils d’évaluation et de gestion de ces risques a été réalisée. Cette partie a servi de base pour l’ensemble de l’étude qui a suivi, et notamment pour la détermination des indicateurs environnementaux utilisés pour l’état des lieux. Il était initialement prévu d’étudier uniquement le degré de saturation des sols en P calculé à partir de teneurs extraites par la méthode à l’oxalate (DSPox = Pox/CFPox, avec CFPox la capacité du sol à fixer le P, soit CFPox=0,5 * (Alox + Feox)), utilisé aux Pays-Bas comme indicateur environnemental. La revue bibliographique ayant montré que d’autres indicateurs basés sur la méthode d’extraction « Mehlich 3 » (le PM3 et le degré de saturation DSPM3 = PM3 / AlM3) étaient utilisés aux Etats-Unis et au Canada comme indicateurs agronomiques et environnementaux, ils ont également fait l’objet d’un état des lieux en Région wallonne. \nL’état des lieux a été effectué sur base de 231 échantillons de sols, dont 139 sols de culture et de 92 sols de prairie, répartis sur l’ensemble de la Région wallonne. Ces échantillons provenaient de la collection de sols wallons réalisée à l’occasion de l’étude POLLUSOL (SPAQuE-UCL-FUSAGx), complétée par une sélection d’échantillons acquis grâce à un partenariat avec l’ASBL REQUASUD, ainsi que par quelques échantillons prélevés pour cette étude par l’UCL. \nLes éléments extraits sur ces échantillons sont l’aluminium (noté Alox et AlM3), le fer (noté Feox et FeM3) – qui sont les principaux éléments impliqués dans la rétention du P dans les sols non calcaires – et le P (noté Pox et PM3), également extrait par la méthode AA-EDTA (noté PEDTA). Cette dernière méthode d’extraction est celle utilisée en routine en Région wallonne pour les conseils de fertilisation. Ces extractions ont permis de calculer les indicateurs environnementaux DSPox et DSPM3. \nLe jeu de données ainsi obtenu a fait l’objet d’analyses statistiques. Elles ont permis de mettre en évidence les effets significatifs de l’occupation du sol, de la région agricole et du type de sol sur les différentes teneurs et les indicateurs environnementaux étudiés. Certains types de sols ont notamment un comportement significativement différent des autres. Il s’agit d’une part des sols trouvés en Ardenne (sols limoneux peu caillouteux, et sols limono-caillouteux à charges schisto-phylladeuse et schisto-gréseuse), et d’autre part des sols trouvés en régions limoneuse et sablo-limoneuse (sols limoneux, sableux, limono-sableux ou sablo-limoneux). Les premiers présentent des valeurs de Pox, Alox, AlM3, Feox et CFPox significativement plus élevées que les autres sols (ce qui conduit à des valeurs de DSPox et DSPM3 faibles), à l’inverse des seconds qui présentent des valeurs significativement plus faibles (ce qui conduit à des valeurs de DSPox et DSPM3 élevées). Enfin, les modèles d’analyse de la variance testés permettent de prédire de manière satisfaisante uniquement les teneurs des sols en Alox, Feox ou AlM3, à partir du groupe de sols et de l’occupation du sol.\nLes teneurs mesurées dans les sols et les indicateurs du P ont ensuite été cartographiés par krigeage sur l’ensemble de la Région wallonne, pour les sols de culture, de prairie puis pour l’ensemble des sols agricoles. \nLes valeurs prises par les indicateurs (DSPox, DSPM3, PM3) dans les sols agricoles du nord de la Région wallonne dépassent souvent les seuils critiques de risques environnementaux fixés à l’étranger. Cependant, ceci ne signifie pas forcément qu’il existe un problème grave lié au P en Région wallonne. En effet, l’utilisation de tels indicateurs comme outils de gestion imposerait la détermination de seuils de risque adaptés aux types de sols et aux problématiques wallonnes, liées aux pertes en P par ruissellement et érosion. Par ailleurs, la synthèse bibliographique a révélé qu’en matière de gestion des risques liés aux pertes de P agricole, il est souvent insuffisant de ne considérer 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 (érosion, ruissellement, drainage, etc.) est indispensable.\nL’effet d’applications répétées de différents types de matières organiques sur le degré de saturation des sols (DSPox) a ensuite été étudié, au niveau des exploitations où ont été prélevés les 231 échantillons, et au niveau de parcelles expérimentales. Les résultats issus de ces parcelles semblent montrer qu’il existe un effet d’accumulation du P dans le sol (mesuré par une augmentation du Pox et du DSPox) qui est proportionnel aux quantités de P2O5 organique appliquées annuellement pendant plusieurs années. Cet effet est le plus net pour le fumier de bovin composté.\nUn comparatif des avantages et inconvénients de divers outils de gestion utilisés en Amérique du Nord et en Europe a été réalisé. Finalement, c’est l’Indice de Risque de pertes en P (IRP), actuellement utilisé en Pennsylvanie, qui a été sélectionné comme base pour le développement d’un outil de gestion wallon, dont la faisabilité a été étudiée au cours d’une deuxième partie de la convention SATUPHOS. Cet outil de gestion repose sur une équation empirique regroupant tous les paramètres 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 vulnérabilité face aux processus de contamination diffuse des eaux de surface : classes de risque Faible, Moyen, Elevé et Très élevé.\nDans la première phase de l’étude de faisabilité sont détaillées les données d’entrée utilisées en Pennsylvanie, les adaptations réalisées au Danemark, en Norvège et en Allemagne, et les données disponibles en Région wallonne. Il ressort que les données disponibles en Wallonie permettraient le calcul de l’IRP dans sa forme initiale (utilisée en Pennsylvanie), moyennant quelques adaptations. Des analyses de sensibilité (à variations fixes et stochastique) de l’IRP pennsylvanien sur base de données wallonnes ont ensuite été réalisées. On retiendra que dans sa forme actuelle de calcul (dans la forme pennsylvanienne), l’IRP est le plus sensible aux facteurs liés à la distance au cours d’eau et au taux de fertilisation organique. \nLa deuxième phase de l’étude de faisabilité a pour but de tester la faisabilité de l’utilisation de l’IRP en Région wallonne, à deux échelles différentes : à l’échelle parcellaire comme outil d’accompagnement des agriculteurs pour l’évaluation et la gestion opérationnelle des risques de pertes en P, et à l’échelle de la Région wallonne comme outil de cartographie des risques destinée aux gestionnaires de l’environnement. Pour ces deux échelles de travail, l’étude de faisabilité comprend une sélection des données d’entrée disponibles actuellement susceptibles d’être utilisées. A l’échelle parcellaire, l’IRP serait utilisé avant tout comme un outil de sensibilisation, à caractère pédagogique. Un prototype d’interface conviviale pour le calcul de l’indice (fichier Excel) ainsi qu’un guide de bonnes pratiques associé à l’utilisation de l’IRP sont proposés. La problématique du P étant liée aux pratiques de fertilisation, à l’érosion et au ruissellement, l’IRP pourrait être diffusé par les organismes de conseil agricole déjà impliqués dans ces problématiques.\nLa cartographie de l’IRP, testée sur 18 bassins versants à partir des données d’entrée cartographiées sélectionnées, s’est révélée assez simple à réaliser. Elle pourrait être étendue à l’ensemble de la Région wallonne. Les moyennes d’IRP, ainsi que les parts de SAU ayant un IRP Elevé et Très élevé, ont été calculées pour chaque bassin versant afin de les comparer entre eux. Les bassins versants présentant les contextes les plus défavorables selon cet indice se trouvent dans l’ouest de la région 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 été mis en relation avec les quantités de P exportées annuellement aux exutoires. Les résultats sont peu concluants ; cependant, beaucoup d’approximations ont dû être faites pour estimer les quantités de P exportées, et des mesures complémentaires seraient nécessaires dans l’optique d’une validation de l’IRP.\nLes possibilités d’améliorations de l’outil, tant au niveau de sa structure (types de facteurs, opérateurs de calcul, coefficients de pondération, etc.) que des données d’entrée utilisées pour les deux échelles de travail (amélioration de la précision spatiale des données d’entrée cartographiées, etc.), sont finalement proposées. Le travail à effectuer pour l’amélioration doit être couplé à la validation de l’outil, indispensable avant d’utiliser l’IRP comme outil de gestion.\nCette étude a entièrement été effectuée pour le compte de la DGO3 (Service Public de Wallonie). Les données et résultats obtenus sont et restent propriété du

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