ORE AgrHys (Temps de réponse dans les AgroHydroSystèmes)

Présentation
http://www.inra.fr/ore_agrhys_eng/

Responsables: Philippe Mérot, Laurent Ruiz (SAS)

L’ORE AgrHyS, est un observatoire Agro-hydrologique, labellisé depuis 2002. Il est membre du réseau des SOERE sur la zone critique (French Ressources for the exploration of the Critical Zone (FRECZ). L’ORE AgrHyS vise à déterminer les temps de réponses des agro-hydrosystèmes aux deux forçages principaux qui les affectent, à savoir 1) l’évolution du climat et de sa variabilité ; 2) l’évolution des activités agricoles et notamment des flux d’intrants (azote, phosphore, matières organiques). L’ORE AgrHyS est basé sur un dispositif de 2 bassins versants disposant de longues séries temporelles de qualité de l’eau. L’ORE AgrHyS, situé sur une zone de socle à nappe superficielle, participe à la compréhension de ces systèmes hydrologiques à interactions eaux de surface- eaux profondes qui présentent une dynamique fortement non linéaire. Ces bassins de quelques km² chacun, sont décrits en détail sur le site web : • Le site de Kervidy-Naizin (Morbihan), suivi depuis plus de 30 ans dans différents cadres, dédié à l’observation long terme ; • Le site de Kerrien – Kerbernez (Finistère), sur le domaine d’un lycée agricole et favorable à des expérimentations in situ, en plus de l’observation, • Et depuis 2005, le dispositif expérimental ex situ très instrumenté, localisé à Rennes, le dispositif de la colonne, qui permet de contrôler des fluctuations des conditions saturées (nappe) et d’en analyser les effets physiques et chimiques. L’ORE AgrHyS, est le seul observatoire hydrologique français et un des rares internationaux à être situé en zone d’élevage intensif caractérisé par des apports massifs de matière organique exogène et de ce fait apporte une contribution originale et innovante à la compréhension des cycles du carbone et de l’azote. L’ORE possède un personnel dédié. Il possède un équipement dense de suivis (une centaine de piézomètres, depuis la surface jusqu’à plusieurs dizaines de mètres), des stations météos (2), et hydrologiques (8), de nombreux capteurs in situ, et de nombreux prélèvements à une fréquence allant de la journée (réseau hydro, au trimestre (nappe profonde). Une attention particulière est donnée au développement, à l’installation et au test de capteurs in situ (inline et offline) des variables physico-chimiques. Ci-dessous a été reproduit un extrait des conclusions de la commission interorganisme qui a renouvelé la labellisation de l’ORE en 2009: « Le SO peut se prévaloir d’un excellent bilan des activités réalisées au cours de ces 4 dernières années, bien en phase avec les objectifs scientifiques visés. Les résultats obtenus servent de fondements à des modélisations, l’ensemble données-modèles étant très bien valorisés par de nombreuses publications, des thèses et des mémoires de stagiaires. Il bénéficie d’une très bonne visibilité nationale et internationale. Son organisation, sa gouvernance et son attractivité (au niveau des équipes externes, des programmes régionaux nationaux et internationaux) sont très bonnes. Les paramètres multivariables mesurés sont pertinents et leur fréquence d’acquisition adéquat. »
Prospective
La prospective de l'Observatoire de Recherche en Environnement AgrHys a été élaborée dans le cadre de l'évaluation quadriennale réalisée par le Comité Inter-Organisme sur l'Environnement en 2009. Le texte ci-dessous reprend les enjeux et évolutions scientifiques. Tout en poursuivant les travaux sur la question des temps de réponses et la caractérisation globale des évolutions chimiques du bassin (érosion chimique), le service d'observation AgrHys souhaite continuer à évoluer vers une observation permettant le bouclage des bilans, l’intégration des cycles biogéochimiques dans les paysages cultivés et le couplage avec des dynamiques biologiques. Différentes observations complémentaires sont ainsi souhaitées. • L’observation plus fine des cycles biogéochimiques des nutriments (C, N et P), incluant le suivi des phases organiques de l’azote et du phosphore, l’observation des dynamiques court terme (la crue) en interaction avec des dynamiques long terme (tendances, variabilités inter-annuelles). Les cycles biogéochimiques dans les paysages sont pour partie contrôlées par des zones tampons (zones humides,…) qui elles-mêmes peuvent subir des dynamiques long termes, notamment sous l’action du forçage climatique. Ces interactions nécessitent le suivi couplé de ces différentes dynamiques (crue, cycle annuel et interannuel), sur une plus large gamme d’éléments chimiques (COD, P, mesure en continu du potentiel redox …). • L’observation des caractéristiques physiques de l’eau, avec notamment la mise en place d’un réseau de mesure de température de l’eau. C’est avec la turbidité une variable majeure des dynamiques biologiques. C’est aussi un marqueur potentiel des arrivées d’eau de nappe dans le cours d’eau. C’est enfin une variable qui peut répondre sur le long terme et qu’il faut observer dans le cadre des changements climatiques (programme CLIMASTER).
• En liaison avec ces deux points et l’articulation avec l’observatoire PFC (voir ci-dessous), une attention particulière sera portée à la période la plus active biologiquement (mi-printemps à mi-automne) qui est souvent négligée par les hydrologues des zones tempérés en raison de sa faible contribution aux flux annuels et de sa forte non linéarité. Or cette période est souvent le moment d’expression maximale du rôle des zones tampons, une période clef pour la compréhension des cycles C,N, P et une phase critique pour la qualité biologique de l’hydrosystème. • La pérennisation du suivi de la phase atmosphérique des émissions d’azote gazeux à l’échelle du paysage, sur le site de Naizin-Kerbernez, qui est le seul site français en condition d’élevage intensif où ces mesures sont effectuées. • Sur le plan technique, nous souhaitons renforcer l’aspect métrologique (tests de capteurs innovants, in situ et en continu sur différentes variables physiques et chimiques). Cette activité de mise au point de capteurs est cependant très consommatrice en temps technicien et en moyens financiers. Une réflexion est actuellement en cours pour articuler l’ORE AgrHyS avec l’Observatoire Petit Fleuve Côtier, observatoire qui est localisé notamment sur le Scorff, rivière dont le bassin versant, de 400 km² est connexe à l’ORE AgrHyS. La synergie que nous voyons à ce rapprochement est liée à trois raisons : • La possibilité d’aborder des processus de transferts et de transformation spécifiques aux échelles de bassins importants, de reprendre la question de l’intégration d’échelle et de travailler à l’échelle où se gère la ressource en eau. • Le croisement de compétences entre AgrHyS, un ORE orienté sur les processus biophysiques et un Observatoire hydrologique orienté .sur les processus biologiques et les impacts (notamment au sens de la DCE) • Le positionnement plus aisé au niveau européen. En effet on a pu constater lors de nos tentatives de mises en réseau (HoNet, NOHA, ANNAE), l’intérêt et la pertinence du concept d’ORE, mais aussi, concernant les hydrosystèmes, la nécessité d’une intégration spatiale plus large, notamment pour les 2 raisons citées précédemment. Pour ce qui est des difficultés rencontrées, on retiendra essentiellement le soutien financier, peu élevé au regard des besoins analytiques et de maintenance, et des ambitions en terme d’innovation métrologique.
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