Etude du fonctionnement de la zone critique en petit bassin agricole : déploiement d’instruments innovants pour lever les verrous de connaissance identifiés à partir d’un monitoring long-terme et multi-disciplinaire – Le projet Critex sur l’ORE AgrHyS

L’observatoire de recherche en environnement Agrhys (SOERE Réseau des Bassins Versant http://www6.inra.fr/ore_ agrhys) a pour objet l’étude des temps de réponse des hydrosystèmes agricoles notamment en termes de flux hydriques et hydrochimiques (cycles de l’eau, du C, N et P). Depuis près de 25 ans, les recherches menées sur la bassin de Kervidy- Naizin (Bretagne, 5 km2) par une équipe inter-disciplinaire incluant hydrologues, hydrogéologues, biogéochimistes des eaux et du sol, agronomes, pédologues et bioclimatologues, ont permis l’acquisition de données environnementales dans différents compartiments de la zone critique et à diverses temporalités (évènements de crue ou intervention agricole, saisonnalité intra-annuelle et variabilité interannuelle). L’analyse de ces données a permis la mise en évidence des processus dominants impliqués dans les cycles biogéochimiques à l’échelle des bassins versants élémentaires sur socle imperméable, notamment le rôle de la nappe superficielle sur les flux d’azote (Molenat et al., 2008) et la mobilisation des formes dissoutes du Carbone organique (Lambert et al., 2013) et du phosphore (Dupas et al., 2015). L’exploitation de ces observations pour alimenter ou développer différents modèles biophysiques ont permis de quantifier les contrôles de ces flux par la topographie (Beaujouan et al., 2002), les éléments du paysage (Benhamou et al., 2013), les pratiques agricoles (Beaujouan et al., 2001) et la variabilité climatique (Aubert et al., 2013; Humbert et al., 2015). Le déploiement d’instrumentations innovantes dans la cadre de l’Equipex Critex permet aujourd’hui d’aborder de nouvelles questions émergentes sur la base de la compréhension acquise du système. En particulier, (i) la mesure de l’évapotranspiration réelle par eddy covariance permettra de compléter la mesure de toutes les composantes du bilan hydrologique et d’évaluer le stock du bassin et l’incertitude des estimations actuelles dues aux éventuelles pertes profondes. D’autre part, (ii) la mesure haute fréquence et à haute résolution spatiale de la température dans le cours d’eau par fibre optique apparaît comme une voie intéressante pour caractériser la variabilité spatiale des contributions hydrologiques (profond, sub-surface et surface) le long du réseau hydrographique et entre les différents versants qui montrent aujourd’hui des différences de fonctionnement notables, avec des conséquences fortes sur la dynamique des stocks et émissions de C, N et P entre ces versants. Enfin (iii) l’installation d’une station de mesure en continu de la chimie de l’eau à l’exutoire du bassin versant va permettre l’étude du régime de crues, un calcul fin des flux exportés et l’estimation des incertitudes sur ce calcul lorsqu’on dispose d’une mesure à plus basse fréquence ; et l’étude des cycles jour-nuit de température et de concentrations en éléments chimiques majeurs.