Bassin versant d'Ouarville : Plan d'action pour l'eau

Synthèse de 8 années d'expérimentation (1999-2007) qui ont montré l'importance des pollutions ponctuelles pour cette nappe

Les mots de bassin versant évoquent une vallée et son cours d'eau… bref, l'image de pentes et d'eaux de surface. Mais il y a aussi la plaine et les eaux souterraines ! Certains terroirs de plaine sont les bassins versants de nappes phréatiques. C'est le cas à Ouarville. Sur ce bassin versant de la nappe des calcaires de Beauce, des partenaires mènent un plan d'action pour améliorer la qualité de l'eau face aux résidus de produits phytopharmaceutiques. Ils ont découvert que les pics de concentration proviennent moins des traitements au champ que de pollutions ponctuelles à la ferme. Ils ont résolu le problème. En revanche, les faibles teneurs (« bruit de fond ») mettent du temps à réagir aux changements de pratiques. Pas transposable partout mais intéressant.

L'objectif initial de ce plan d'action était de limiter les infiltrations de produits phytosanitaires vers la nappe des calcaires de Beauce qui alimente le captage d'alimentation en eau potable (AEP) d'Ouarville (Eure-et-Loir). Il a été décidé d'agir dans un premier temps sur les pollutions ponctuelles et dans un deuxième temps sur les pollutions diffuses.

Au départ : qui, où, pourquoi ?

Qui : maîtrise d'ouvrage et partenaires

La maîtrise d'ouvrage a été confiée à la Chambre d'agriculture d'Eure-et-Loir.

Les partenaires sont : GREPPPES(1), SRPV et FREDON Centre, Agences de l'eau Loire-Bretagne et Seine-Normandie, Région Centre, Conseil Général 28, DDAF 28, DDASS 28, DIREN Centre, Bayer CropScience, BRGM, AgroParisTech (INAPG), INRA, Hommes et Territoires, Mairie et agriculteurs d'Ouarville.

Où : contexte géographique

Le bassin d'alimentation du captage AEP s'étend sur environ 127 km² (12 700 ha) en secteur de plaine céréalière relativement plate sur des sols de profondeur variable dont environ 20 % sont superficiels (moins de 60 cm).

Son contour correspond aux crêtes piézométriques de la nappe de Beauce. Le sous-sol est calcaire, fissuré, favorable aux infiltrations. La profondeur de la nappe (environ 25 m) implique un temps de transfert de l'eau à travers la zone non saturée important.

Pourquoi : état de l'eau avant le plan

Le suivi des concentrations en produits phytosanitaires dans le captage communal de 1992 à 1996 a montré une contamination chronique en atrazine et déséthylatrazine (métabolite de l'atrazine) et une contamination saisonnière en urées substituées.

Un diagnostic effectué en 1996 dans le cadre du GREPPPES a mis en évidence la nécessité de mettre en place un plan d'action sur un secteur restreint autour du captage.

Du fait de la lenteur relative des déplacements latéraux de l'eau dans l'aquifère, un bassin réduit à la zone d'influence du puits AEP a été retenu soit 2 500 ha autour d'Ouarville.

Sur ce secteur, 13 agriculteurs cultivent une surface de 1 500 ha environ.

Observer pendant la durée du plan

Suivi des pratiques culturales

Un suivi annuel des cultures en place et des désherbages réalisés (produit, date, dose et localisation sur SIG) a été effectué de 1997 à 2007 chez les 13 exploitants.

Les céréales occupent la majorité des surfaces (55 à 60 % de la surface agricole utile). Le reste est occupé par du colza (en hausse depuis 1997), du maïs, du pois (tous deux en baisse régulière depuis 1997) et des cultures industrielles (pomme de terre notamment qui progresse régulièrement).

La quasi-totalité des surfaces sont irrigables (11 exploitants irrigants sur 13).

La totalité des surfaces en maïs était traitée à l'atrazine au début du suivi (dose moyenne de 900 à 1 000 g/ha selon les années). Puis en 2003 la substance a été retirée du marché.

Les céréales étaient majoritairement désherbées avec des urées substituées (isoproturon sur 60 % des céréales et chlortoluron sur 16 %) à la fin des années 1990. Ensuite, avec l'arrivée de la famille des sulfonylurées, la part des urées s'est réduite durant les années 2000 avec notamment 2 fois moins de quantité d'isoproturon utilisée depuis 2003.

Suivi analytique

À partir de 1999, un réseau de 7 puits d'irrigation a été suivi mensuellement sur l'ensemble du bassin versant, en même temps que le captage AEP. Le suivi de quatre puits (les n° 3, 7, 21 et 22) a été stoppé en 2003 car leurs profils se sont révélés similaires à celui d'autres forages déjà suivis. La même année 2003, 2 piézomètres (n° 1 et 2) ont été ajoutés.

De 1999 à 2004, 13 molécules ont été systématiquement analysées, surtout des herbicides dont le chlortoluron, l'isoproturon, l'atrazine, le dinoterbe, le fluroxypyr, la bentazone et le glyphosate ponctuellement.

Puis, de 2004 à 2007, le suivi a été bimensuel et avec 34 molécules recherchées.

Résultat du suivi : pollutions ponctuelles décelées

Rôle de l'environnement immédiat

Le suivi analytique a mis en évidence que malgré leur proximité, tous les forages ne présentaient pas la même contamination. De fait, l'environnement immédiat autour du puits conditionne le résultat des analyses.

Le tableau 1 permet d'observer les résultats d'analyses obtenus en regroupant les forages par situation géographique.

Moins pollués sous les champs...

Tous les puits situés en campagne (puits n°2 représenté figure 1 et puits n° 21 ainsi que les piézomètres 1 et 2) sont peu contaminés quel que soit le type de sol environnant (limon argileux profond ou argilo-calcaire).

On y retrouve principalement de l'atrazine mais à des teneurs le plus souvent inférieures à 0,1 μg/l. Parfois des traces de chlortoluron et de métazachlore ont été observées.

… que près d'habitations et surtout de corps de ferme

Un deuxième groupe de forages proches de hameaux ou du village mais éloignés des corps de fermes présente des teneurs en atrazine dépassant régulièrement les 0,1 μg/l et un éventail de matières actives plus important : puits n° 5, 6 (captage AEP, lui aussi figure 1), 7 et 22.

Un dernier regroupement peut être réalisé avec les puits 3 et 11 (voir figure 1), situés dans des corps de fermes à proximité des zones de remplissage et lavages des pulvérisateurs.

Sur ces 2 points, les analyses ont montré un éventail de molécules détectées similaire au deuxième groupe. Mais, c'est important, avec des teneurs beaucoup plus élevées.

Remarques sur l'aval et l'hiver

Le suivi montre que les puits 6 (captage AEP) et 22, situés en aval d'un site touché par des pollutions ponctuelles, sont influencés par ce dernier (puits 11).

Par ailleurs, les hivers pluvieux du début du suivi (hivers 1999 à 2001) ont induit des pics de contaminations prononcés sur l'ensemble des forages… sauf, justement, ceux situés plein champ.

Travail sur les pollutions ponctuelles

Diagnostic initial des exploitations et connaissance des pratiques

Un diagnostic complet de chaque exploitation du secteur a eu lieu en 1999. Il a mis en évidence que souvent, le matériel de pulvérisation n'était pas adapté pour diluer les fonds de cuve au champ : cuve de rinçage trop petite ou inexistante, fond de cuve trop volumineux, etc.

Autre constat : les pratiques de remplissage et de lavage du pulvérisateur à la ferme pouvaient effectivement induire des pollutions ponctuelles à la ferme.

En revanche, pour les forages les plus touchés, quasiment aucun lien direct n'a pu être établi entre les molécules fréquemment détectées dans la nappe et les produits utilisés par les exploitants (lavage du pulvérisateur ou épandage de produits sur une parcelle proche).

Actions visant à éliminer les pollutions ponctuelles

La mise en évidence de pollutions ponctuelles possibles à différents stades (préparation, gestion du fond de cuve et lavage du pulvérisateur) a débouché sur la mise en œuvre d'un plan d'amélioration en 2000. Ce plan a été adopté par tous les exploitants :

– Équipement des pulvérisateurs de cuve de rinçage suffisante, de 200 l minimum (photo).

– Engagement à diluer les fonds de cuve et les pulvériser au champ (Charte signée en mai 2000 par les 13 exploitants).

– Sécurisation des sites de remplissage avec un clapet anti-retour et en privilégiant l'installation d'une cuve intermédiaire.

– Participation aux opérations de collecte des bidons vides.

– Participation à l'opération de contrôle du pulvérisateur (Pulvémieux).

– Réalisation de formations sur les thématiques du transfert des produits phytosanitaires dans l'environnement et la mise aux normes des exploitations.

Sur les pollutions diffuses

Afin de compléter les connaissances acquises auprès des exploitants et de caractériser les transferts possibles de produits phytosanitaires à la parcelle, des études thématiques sur les pollutions diffuses, en particulier sur le transfert de l'isoproturon, ont été menées.

Connaissance du milieu

Avec l'appui des partenaires de l'action, différentes études ont permis de mieux connaître le milieu présent sur le secteur notamment :

– Deux relevés piézométriques en 1999 (ANTEA) et 2000 (DIREN) ont confirmé le sens d'écoulement de la nappe.

– Une carte des sols sur 2 600 ha à l'échelle 1/10 000 réalisée en 2000 a mis en évidence que 3/4 des sols sont des sols bruns limonoargileux (néoluvisols et luvisols), et qu'il y a environ 1 % de rendzines (rendosols argilocalcaires).

– Des tests de pompages (ANTEA) sur l'ensemble des forages suivis en 2000 ont permis de déterminer le débit critique de chaque forage ainsi que la transmissivité et le coefficient d'emmagasinement de l'aquifère captée ; ils ont mis en évidence que le caractère fissuré de l'aquifère est localement plus prononcé pour les puits 2 et 21.

– Une opération de traçage (ANTEA) a été menée en 2002 entre les puits 5 et 11 (proches l'un de l'autre et le second en aval du premier) afin d'apprécier les vitesses de transfert et l'influence du puits 5 sur le 11 : aucun lien n'a été mis en évidence, ce qui démontre le caractère hétérogène de l'aquifère.

– La caractérisation hydrodynamique de 3 sols (néoluvisol profond, néoluvisol moyennement profond et calcosol peu profond) en 2000 (INAPG/Aventis) a visé à déterminer la part de macroporosité fonctionnelle.

Modélisation des transferts d'isoproturon sur la zone d'étude

Afin de mieux comprendre les mécanismes de transfert impliqués dans les transferts de matières actives vers la nappe, deux outils de modélisation des flux d'eau et du transport des matières actives dans les sols (MACRO en 2001 et PRZM en 2002) ont été utilisés.

Le paramétrage a été effectué par l'INAPG et Bayer CropScience. La modélisation s'est basée sur la matière active la plus utilisée sur le secteur : l'isoproturon. Elle a pris en compte les paramètres locaux intervenant dans l'estimation des flux : météo sur 28 ans, irrigation, caractéristiques de l'isoproturon et des traitements phytosanitaires, renseignements culturaux et propriétés physiques et hydriques des sols.

Conclusion de ces simulations de transferts

Cette simulation a mis en évidence des transferts significatifs pour une unité de sol (rendosol) à faible réserve utile et à faible quantité de carbone organique.

La rotation a peu d'importance dans les transferts. En revanche l'époque de traitement peut induire des flux plus importants, notamment pour les traitements d'automne.

Enfin, il convient de relativiser ces résultats. En effet, les valeurs calculées sont toujours inférieures au seuil admissible (0,1 μg/l) même pour le sol le plus sensible. Ainsi les flux calculés n'influencent pas a priori de façon notable la qualité des eaux souterraines.

Les modèles nous ont permis d'observer et hiérarchiser les facteurs de transferts, le plus déterminant étant le type de sol :

Type de sol > % CO(1) > date de > traitement dose d'isoproturon > année climatique

La mise en place des deux piézomètres en zone de rendosol a permis de confirmer ces hypothèses car ces sites de prélèvements n'ont pas détecté d'isoproturon de 2003 à 2007.

L'étude Eshel complète

L'étude Eshel, lancée en 2003 par l'Inra et coordonnée par Y. Coquet (AgroParisTech), a permis de compléter les connaissances.

Elle a démontré une forte dépendance de la vitesse de dégradation de l'isoproturon vis-à-vis de l'état hydrique du sol et une persistance élevée de cette molécule dans les horizons de subsurface (> 25-30 cm de profondeur).

Conclusions issues du plan d'action

La « pollution ponctuelle » : une source majeure aux effets persistants

L'un des premiers enseignements du plan d'action a été la mise en évidence que les problèmes de pollutions ponctuelles représentent, dans certaines situations comme Ouarville, une source majeure de contamination :

– d'une part pour les forages proches des corps de fermes ;

– mais même aussi pour des forages plus éloignés ; c'est la notion de pollution disséminée issue d'une source ponctuelle.

La plupart des « stocks » de pollutions ponctuelles sont héritées d'anciennes pratiques et sont a priori présents sur l'épaisseur de la zone non saturée de l'aquifère.

Pollution diffuse : le bruit de fond atrazine

En revanche les forages en pleine campagne sont peu contaminés et on y retrouve essentiellement de l'atrazine.

Le temps de réponse entre les efforts fournis par les exploitants et l'amélioration de la qualité de l'eau reste difficile à établir mais il est fort probable vu certains indices (présence de dinoterbe, évolution des teneurs en atrazine, nature de l'aquifère, profondeur de la nappe…) qu'il faudra au minimum 5 à 10 ans pour obtenir une qualité d'eau répondant aux normes pour le captage AEP.

Suivi du puits communal : le cas de l'atrazine…

Parmi les principaux constats du suivi du puits communal (n° 6, captage AEP) effectué de 1999 à 2009, on note que, pour l'atrazine, il n'y a plus de pic de concentration dès 2001 (Figure 2). Le dernier pic était à l'automne 2000 alors que la substance a été utilisée jusqu'en 2003.

Mais les exploitants avaient signé une charte de bonnes pratiques en 2000 généralisant la gestion des fonds de cuve au champ dès 2001. Ainsi, il n'y a pas de pics de pollution dus au rinçage au champ. Ce sont bien les pollutions ponctuelles à la ferme qui étaient en cause et les mesures contre elles ont été efficaces.

En revanche, depuis l'arrêt de l'atrazine en 2003 jusqu'en 2008 inclus, on observe un bruit de fond durable de 0,1 à 0,2 μg/l. La modification de pratique (abandon de l'atrazine) n'a pas encore donné tous ses fruits au bout de 5 ans. Il est vrai que l'atrazine est particulièrement persistante.

… et des urées substituées

Les détections de chlortoluron ont toujours été régulières entre 0,05 et 0,1 μg/l, à part un pic en avril 2001 (Figure 2). Là aussi, on observe un bruit de fond identique à l'atrazine.

Concernant l'isoproturon, molécule la plus utilisée sur le secteur du bassin versant jusqu'en 2003 et encore appliquée aujourd'hui certes moins largement, les concentrations ont quasiment toujours été en dessous de 0,1 μg/l et aucun pic n'a été constaté (Figure 2).

Il n'y a pas que le type de sol

Un autre enseignement de ce travail est que la sensibilité du milieu aux transferts de produits phytosanitaires ne peut, sur un secteur comme Ouarville, se résumer à l'établissement d'une carte des risques basée uniquement sur les types de sols. D'autres facteurs comme la teneur en carbone organique, les propriétés des produits épandus, la date de traitement ou encore le climat sont essentiels.

De même, si un classement permet effectivement de hiérarchiser le risque en fonction des secteurs, il ne certifie pas qu'il y aura des transferts significatifs de produits.

Le projet Eshel nous a montré que le transfert de l'isoproturon vers la nappe des calcaires de Beauce dépend de nombreux facteurs.

Attention, résultats locaux !

En conclusion, les constats réalisés sur Ouarville ne sont pas transposables sur tous les sols de Beauce. A fortiori, ils ont été obtenus dans un contexte bien déterminé : zone céréalière à faibles pentes, problématique « eaux souterraines » et non pas « eaux de surface ». Il faut donc se garder de les extrapoler trop vite !

Cela dit, ils donnent des tendances intéressantes à divulguer, en particulier l'importance des pollutions ponctuelles à la ferme dans ce contexte. Et le travail des partenaires, notamment l'implication des agriculteurs, méritait d'être valorisé.

<p>* Service Agronomie environnement et références, Chambre d'agriculture d'Eure-et-Loir.</p> <p>(1) Groupe régional pour l'étude de la pollution par les produits phytosanitaires des eaux et des sols.</p> <p>(2) Produit issu de la dégradation d'une molécule mère (ex : déséthylatrazine métabolite de l'atrazine).</p> <p>(1) CO : carbone organique. </p>