Rôle du sol sur la circulation et la qualité des eaux au sein de paysages présentant un domaine hydromorphe

Résumé :

La qualité des eaux de paysages présentant des sols hydromorphes dépend notamment des modes de circulation de l’eau à travers ces paysages et de l’extension spatiale et temporelle des zones humides en raison de leurs fonctionnements hydrologique et biogéochimique particuliers. L’incidence de ces cheminements sur la teneur en nitrate des eaux superficielles a été analysée par une approche pluridisciplinaire sur un bassin versant de 1200 ha (Coët Dan, Morbihan). Le modèle d’organisation spatiale des sols correspond à un système pédologique associant un nombre limité d’horizons liés génétiquement. Le moteur de la différenciation pédologique étant l’hydromorphie, qui, sur ce bassin, est contrôlée principalement par la topographie, un modèle prédictif de la distribution des sols hydromorphes combinant deux indices topographiques a pu être établi. Les propriétés hydrodynamiques des horizons de ce système permettent de les regrouper en familles présentant un même comportement. En fonction de ces familles d’horizons et du modèle d’organisation des sols, le bassin versant peut être divisé en deux domaines : un domaine amont, homogène et très perméable où les transferts d’eau et de solutés sont principalement verticaux, et un domaine aval, multicouche, peu perméable présentant deux niveaux de nappes. Ce dernier domaine est le siège de transferts latéraux dans le sol et d’un ruissellement superficiel dont l’importance est fonction de l’extension spatiale et temporelle des surfaces saturées et de leur connectivité. L’étude biogéochimique du domaine mal drainé montre l’importance des phénomènes de dénitrification dans la nappe perchée subsuperficielle et l’existence d’un composé du fer (rouille verte) qui peut à certains moments concurrencer la dénitrification. Au plan hydrologique, les variations de la qualité de l’eau au cours de la crue sont bien rendues par la décomposition de l’hydrogramme de crue à partir d’un modèle de mélange à 4 compartiments, cohérent avec le modèle de fonctionnement proposé. Ce modèle montre que l’eau venant de la zone dénitrifiée représente 15 à 30 % de l’écoulement de crue. A l’échelle annuelle, la concentration moyenne en nitrate de différents sous-bassins décroît lorsque la proportion de sols hydromorphes croît. Ces résultats montrent que les zones hydromorphes ont un effet sur les transferts de nitrate, mais que cet effet est limité par l’importance des chemins de l’eau court-circuitant les zones épuratrices. Un modèle conceptuel combinant les transferts d’eau et de nitrate à l’échelle du bassin versant est proposé qui prend en compte les principaux processus identifiés ici.