Infodoc : Sciences, Techniques et Culture

Le projet « Réseaux de sites démonstrateurs », conduit de 2015 à 2020, vise à évaluer et promouvoir de nouvelles filières de la bioéconomie dans les Hauts-de-France. Plusieurs systèmes de culture sont expérimentés selon un gradient de production de biomasse. Le scénario « témoin » (T) représente les systèmes de cultures de la région. Ses cultures alimentaires se retrouvent dans le scénario « alimentaire prioritaire » (S). Mais les couverts du S sont plus diversifiés et destinés à être récoltés. Les performances de T et S sont évaluées et comparées. Ce stage porte d‘une part sur le drainage, qui recharge les nappes phréatiques, et d‘autre part sur la lixiviation de nitrates NO3-, qui a de multiples conséquences telles la pollution de l‘eau potable ou l‘émission indirecte de gaz à effe[...]

Le projet « Réseaux de sites démonstrateurs », conduit de 2015 à 2020, vise à évaluer et promouvoir de nouvelles filières de la bioéconomie dans les Hauts-de-France. Plusieurs systèmes de culture sont expérimentés selon un gradient de production de biomasse. Le scénario « témoin » (T) représente les systèmes de cultures de la région. Ses cultures alimentaires se retrouvent dans le scénario « alimentaire prioritaire » (S). Mais les couverts du S sont plus diversifiés et destinés à être récoltés. Les performances de T et S sont évaluées et comparées. Ce stage porte d‘une part sur le drainage, qui recharge les nappes phréatiques, et d‘autre part sur la lixiviation de nitrates NO3-, qui a de multiples conséquences telles la pollution de l‘eau potable ou l‘émission indirecte de gaz à effet de serre. Il s‘agit de quantifier ces phénomènes pour la rotation blé – pois – betterave – blé – pomme de terre, sur les campagnes 2016-17 et 2017-18, et identifier qui des parcelles T ou S minimisent la lixiviation tout en maximisant le drainage.
MATÉRIELS ET MÉTHODES
Chaque année, tous les termes des rotations sont testés dans des parcelles expérimentales. La période hivernale est modélisée comme un sol nu avec STICS. Les stocks en eau et azote minéral de 0 à 120 cm de sol sont calculés à partir des mesures des teneurs en début et fin de saison. Ceux observés en entrée hiver servent à initialiser le modèle, et ceux en sortie hiver servent à évaluer les simulations. Ces dernières estiment les flux au-delà de 120 cm de profondeur via trois variables : quantité d‘eau drainée, de nitrates lixiviés et concentration moyenne en nitrates dans l‘eau drainée.
RÉSULTATS ET DISCUSSION
La concordance entre les valeurs observées et simulées des stocks d‘eau et d‘azote minéral du sol est discutée. En gardant ceci à l‘esprit, voici les principaux résultats des simulations de flux. L‘objectif est d‘obtenir une lixiviation diminuée et un drainage conservé ou augmenté lors de chaque période hivernale S par rapport à la T correspondante. S‘il n‘est pas atteint en 2016-17 pour le colza fourrager S vs. la moutarde T après le pois, ni pour l‘avoine phacélie S vs. la moutarde T après du blé, en revanche il l‘est pour le mélange ray-grass trèfle S vs le mélange avoine vesce T après du blé. Lorsque l‘objectif n‘est pas atteint, cela est dû à un drainage plus faible après les couverts S par rapport aux T. Mais les couverts S restent prometteurs car la lixiviation d‘azote est plus faible après ces derniers que derrière les T, ce qui remplit la moitié de l‘objectif. En 201718, l‘objectif est atteint pour tous les couverts. En effet, la lixiviation d‘azote des parcelles S est plus faible que pour les T, tandis que le drainage est élevé sans distinction des cultures en cette période hivernale exceptionnellement pluvieuse.
CONCLUSIONS
Finalement, certaines cultures du scénario S apparaissent prometteuses pour minimiser la lixiviation tout en conservant le drainage. L‘atteinte de l‘objectif est très dépendante de la météorologie sur la période étudiée. Les expérimentations commencent à inclure les effets à long terme des couverts et des conditions climatiques variées.

The ―Demonstrating Sites Network‖ project, conducted from 2015 to 2020, aims to assess and promote new bioeconomy sectors in Hauts-de-France. Several cropping systems, with increasing biomass production gradient, have been tested in field experiments. The ―control‖ scenario (T) is representative of the current crop systems in the region. Its food crops are also present in the ―food priority‖ scenario (S). But catch crops of the S scenario are more diversified and intended to be harvested. Performances of both T and S have been assessed and compared. This internship focuses on the one hand on water drainage, which recharges groundwater, and on the other hand on nitrate leaching, which has multiple consequences such as the pollution of drinking water or the indirect emission of greenhouse gases. It aims to quantify these phenomena for the wheat - pea - sugar beet - wheat - potato rotation over 2016-17 and 2017-18 crop years, and to identify which of T or S plots minimise leaching, while maximising drainage.
MATERIALS AND METHODS
Every year, all the terms of the rotations are tested in experimental plots. Winter period is simulated as a bare soil with STICS model. Water and mineral nitrogen reserves from 0 to 120 cm of soil are calculated from field contents measurements at beginning and end of the season. Those observed before winter are used to initialize the model, and those after are used to assess the simulations. The latter estimate flows beyond 120 cm soil depth thanks to three variables: amount of water drained, nitrates leached and average nitrates concentration in drained water.
RESULTS AND DISCUSSION
The agreement between observed and simulated values of soil water and mineral nitrogen reserves are discussed. With these considerations in mind, here are main results of flows simulations. The goal is to obtain reduced nitrate leaching and preserved or increased water drainage during each S-winter period with respect to its corresponding T. If this goal is not achieved in 2016-17 with S forage rapeseed vs. T mustard after pea, neither with S oat phacelia mixture vs. T mustard after wheat, it is however a success with S ryegrass clover mixture vs. Toat vetch mixture. The reason for uncompleted goals is smaller drainage after S catch crops than after T catch crops. But S catch crops remain promising because following nitrate leaching is smaller than after corresponding T catch crops, which is half of the objective. In 2017-2018, the objective is fulfilled for all S catch crops. Indeed nitrate leaching is smaller than corresponding T catch crops, while drainage is high without distinction of crops during this exceptionally rainy winter period.
CONCLUSIONS
Eventually, some crops in S scenario appear promising to minimise leaching while maintaining drainage. Objective completion is highly dependent on weather over the studied period. Experiments begin to include catch crops long term effects and varying climatic conditions.