Valorisation de la Carte Numérique des Sols de Wallonie et d’une base de données disponible en analyse de sols, dans le cadre de l’évaluation du risque de pollution des eaux souterraines par les pesticides
Pesticide; lessivage du sol; pollution de l’eau; nappe souterraine; modèle de simulation; MetaPEARL; Wallonie; Pesticides; leaching; soil sensitivity; water pollution; groundwater; simulation models; Wallonia
Abstract :
[fr] Cette étude présente l’utilisation de la Carte Numérique des Sols de Wallonie (CNSW), de la base de données d’analyse de sols Aardewerk et du modèle MetaPEARL pour évaluer la sensibilité des sols agricoles au transfert des pesticides vers les eaux souterraines en Wallonie (Belgique méridionale). MetaPEARL est basé sur une expression analytique qui décrit la concentration de pesticides lixiviés au bas du profil pédologique en fonction de données disponibles sur les caractéristiques des sols, le climat et les propriétés des pesticides. Les résultats obtenus montrent une sensibilité importante des sols au transfert des pesticides avec un coefficient de rétention sur la matière organique (Kom) très faible (de l’ordre de 10 dm3.kg-1) ou avec un temps de demi-vie (DT50) relativement élevé (60 jours). Dans ces cas, le pesticide est plus rapidement lixivié car très peu retenu par la matière organique du sol ou se dégrade moins vite et reste donc disponible dans le sol pour être éventuellement lixivié lors de précipitations. La sensibilité au transfert des pesticides observée est par ailleurs fortement corrélée à la texture du sol et à sa teneur en matière organique. On constate également que les concentrations de pesticides lixiviés sont fortement dépendantes du surplus de précipitations (flux d’eau dans le sol ou bilan hydrique). Une analyse de sensibilité du modèle a
permis de montrer qu’il est très sensible à l’épaisseur du sol, à la teneur en matière organique, à la densité apparente de la fraction minérale par classe texturale et à la densité apparente de la matière organique. Il s’agit donc des variables pédologiques à estimer avec la plus grande précision sous peine d’affecter une incertitude supplémentaire aux prédictions obtenues. Sur base des variables pédologiques les plus sensibles, l’analyse de l’incertitude « spatiale » liée aux résultats fournis par MetaPEARL, du fait de la considération d’une valeur unique représentative par type de sol et par région (application déterministe), montre que cette approche a tendance à sous-estimer la concentration en pesticide lixivié dans le sol, comparée à une approche stochastique (probabiliste) qui permet la prise en compte de la variabilité des caractéristiques des sols au sein d’un même type de sol. L’approche stochastique permet par ailleurs de calculer un seuil de probabilité (percentile) de risque plus pertinent, qui
peut être comparé à une norme imposée dans un contexte de gestion durable des ressources naturelles. [en] This study shows how the Digital Soil Map of Wallonia and the associated soil database
Aardewerk can be combined with the MetaPEARL model to assess the sensitivity of agricultural soils to pesticide transfer into underground water tables in Wallonia (Southern Belgium). MetaPEARL is based on an analytical expression which describes the concentration of leached pesticides at the soil profile bottom depending on available data on soil characteristics, climate
and pesticide properties. The results show an important soil sensitivity to pesticide transfer with a coefficient of retention on organic matter (Kom) very weak (about 10 dm3.kg-1) or with a relatively high half-life time (DT50 about 60 days). In this case, the pesticide is weakly retained by soil organic matter or slowly degraded and then stays available in the soil and can be quickly leached during rainfalls. In other respects, the pesticide sensitivity to leaching is strongly correlated with soil texture and its organic matter content. It is also observed that the concentration of leached pesticide is strongly depending of the rainfall surplus (water flux into the soil or hydrous balance). A sensitivity analysis has shown that the model is very sensitive to soil thickness, to organic matter content, to the bulk density of the mineral fraction by textural classes and of the organic matter. Therefore, these pedological variables have to be assessed with the highest precision to avoid adding further uncertainty to the predictions obtained. On the basis of the most sensitive soil variables, the analysis of “spatial” uncertainty
related to the results delivered by MetaPEARL, due to the consideration of an unique representative value by soil type and by region (deterministic approach), shows that this approach tends to under-estimate the concentration of pesticide leached in the soil. And that compared to the use of a stochastic simulation (probabilistic approach) which takes into account the soil characteristic variability within a given soil type. This stochastic approach allows also the calculation of a more relevant threshold of risk probability (percentile) which can be compared to an imposed standard in view to enhance a sustainable management of natural resources.
Research Center/Unit :
Centre wallon de Recherches agronomiques (CRA-W)
Disciplines :
Agriculture & agronomy
Author, co-author :
Bah, Boubacar Billo ; Centre wallon de Recherches agronomiques (CRA-W) > Agriculture et Milieu naturel > Unité Fertilité des Sols et protection des Eaux
Vanclooster, Marnik; Université Catholique de Louvain - UCL > Earth and Life Institute, ELIE
Oger, Robert ; Université de Liège - ULiège > DER Sc. et gest. de l'environnement (Arlon Campus Environ.) > DER Sc. et gest. de l'environnement (Arlon Campus Environ.)
Bock, Laurent ; Université de Liège - ULiège > Sciences et technologie de l'environnement > Science du sol
Colinet, Gilles ; Université de Liège - ULiège > Sciences et technologie de l'environnement > Science du sol
Language :
French
Title :
Valorisation de la Carte Numérique des Sols de Wallonie et d’une base de données disponible en analyse de sols, dans le cadre de l’évaluation du risque de pollution des eaux souterraines par les pesticides
Alternative titles :
[en] Making use of the Digital Soil Map of Wallonia and of an available soil analysis database for assessing the risk of pesticide leaching to groundwater
Publication date :
December 2011
Journal title :
Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement
ISSN :
1370-6233
eISSN :
1780-4507
Publisher :
Presses Agronomiques de Gembloux, Gembloux, Belgium
Baize D., 2000. Guide des analyses en pédologie, 2eéd. Paris: INRA Éditions.
Bock L. & Bah B., 2007. Carte des Unités de l'Espace Rural. Convention financée par la Région Wallonne (DGA, MRW), Gembloux, Belgique: Unité Solécologie-Territoire (Laboratoire de Géopédologie) et Unité de Gestion des Ressources forestières et des Milieux naturels, Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux.
Bock L., Legrain X., Veron P., Bracke C., Bah B. & Lejeune P., 2008. Carte Numérique des Sols de Wallonie-version 1.2. Convention financée par la Région Wallonne (DGA, MRW), Gembloux, Belgique: Unité Sol-écologie-Territoire (Laboratoire de Géopédologie) et Unité de Gestion des Ressources forestières et des Milieux naturels, Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux.
Commission des Communautés européennes, 2006. Stratégie thématique concernant l'utilisation durable des pesticides, COM(2006) 372 final, non publié au Journal Officiel.
Dubus I.G., Brown C.D. & Beulke S., 2003. Sources of uncertainty in pesticide fate modelling. Sci. Total Environ., 317, 53-72.
Félix R. & Xanthoulis D., 2005. Analyse de sensibilité du modèle mathématique « Érosion Productivity Impact Calculato, (EPIC) par l'approche One-Factor-At-ATime (OAT). Biotechnol. Agron. Soc. Environ., 9, 179-190.
FOCUS, 2000. FOCUS groundwater scenarios in the EU review of active substances. Report of the FOCUS Groundwater Scenarios Workgroup, EC Document Reference Sanco/321/2000 rev.2.
FOCUS, 2009. Assessing potential for movement of active substances and their metabolites to ground water in the EU. Report of the FOCUS Ground Water Work Group, EC Document Reference Sanco/13144/2010 version 1.
FUSAGx & MRW-DGA, 2007. Carte d'Occupation des Sols de Wallonie (COSW), Gembloux, Belgique: Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux (FUSAGx); Namur, Belgique: Ministère de la Région Wallonne-Direction générale de l'Agriculture (MRWDGA).
Legrain X., Bock L., Lejeune P. & Rondeux J., 2005. Étude de faisabilité de la phase « révision partielle » du Projet de Cartographie Numérique des Sols de Wallonie (PCNSW). Évaluation de la base de données Aardewerk, Note de la réunion du Comité d'Accompagnement du 14 septembre 2005, Gembloux, Belgique: FUSAGx, Unité Sol-Écologie-Territoire, Laboratoire de Géopédologie, Unité de Gestion des Ressources forestières et des Milieux naturels.
Parlement européen et Conseil de l'Union européenne, 2000. Directive 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau. Directive Cadre sur l'Eau (DCE). J. Off. Communautés Eur., L-327.
Parlement européen et Conseil de l'Union européenne, 2006. Directive 2006/118/CE du Parlement européen et du Conseil du 12 décembre 2006 sur la protection des eaux souterraines contre la pollution et la détérioration. J. Off. Union Eur., L-372, 19-31.
Planchon V., 2007. Détection de valeurs aberrantes dans des mélanges de distributions dissymétriques pour des ensembles de données avec contraintes spatiales, Thèse de doctorat: Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux (Belgique).
Rawls W.J., 1983. Estimating soil bulk density from particle size analysis and organic matter content. Soil Sci., 135, 123-125.
SPW-DGARNE, 2010. Tableau de bord de l'environnement wallon 2010, Jambes, Belgique: Service Public de Wallonie (SPW), Direction Générale opérationnelle de l'Agriculture, des Ressources Naturelles et de l'Environnement (DGARNE), Département de l'Étude du Milieu Naturel et Agricole (DEMNA), Direction de l'État environnemental (DEE), Cellule État de l'Environnement wallon.
Stuber N., 2009. spatially distributed leaching model for Northern Belgium. Diploma thesis within the framework of geography studies, Frankfurt am Main, Germany: Johann Wolfgang Goethe-University, Department of Physical Geography.
Tiktak A., Boesten J. & Van der Linden T., 2002. Nationwide assessments of non-point source pollution with field-scale developed models: the pesticide case. In, Hunter G.J. & Lowell K.E., eds. Proceedings of the 5thInternational symposium on spatial accuracy assessment, July 2002, Melbourne, Australia, 17-30.
Tiktak A., Van der Linden A.M.A. & Boesten J.J.T.I., 2003. The GeoPEARL model. Model description, applications and manual. RIVM report 716601007/2003, Bilthoven, The Netherlands: RIVM; Wageningen, The Netherlands: Alterra.
Tiktak A. et al., 2004. Assessment of the pesticide leaching risk at the Pan-European level. The EuroPEARL approach. J. Hydrol., 289, 222-238.
Tiktak A., Boesten J.J.T.I., Van der Linden A.M.A. & Vanclooster M., 2006. Mapping ground water vulnerability to pesticide leaching with a process-based metamodel of EuroPEARL. J. Environ. Qual., 35, 1213-1226.
Tychon B. et al., 2000. Prévision des productions végétales à l'échelle nationale basée sur un système intégré « Modèle agrométéorologique-Télédétection »: analyse de sensibilité et domaine de validité en tant qu'outil d'aide à la décision en politique agricole. Rapport final (Projet B-CGMS), Bruxelles: OSTC, Ministère des Classes moyennes et de l'Agriculture; Mol, Belgique: VITO.
Van Genuchten M.T., 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 44, 892-898.
Van Orshoven J., 1993. Assessing hydrodynamic land qualities from soil survey data, PhD thesis: Katholieke Universiteit Leuven, Faculteit der Landbouwwetenschappen, Leuven (Belgium).
Van Orshoven J. & Vandenbroucke D., 1993. Guide de l'utilisateur de Aardewerk. Base de données de profils pédologiques. Rapport 18B, Bruxelles: Institut pour l'Encouragement de la Recherche Scientifique dans l'Industrie et l'Agriculture (IRSIA), Comité pour le développement d'un système d'informations sur les sols belges (COBIS).
Vanclooster M. et al., 2004. On the use of unsaturated flow and transport models in nutrient and pesticide management. In, Feddes R.A.E.A.E., ed. Unsaturated zone modelling, Wageningen Frontis Book series 6. Dordrecht, The Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 331-361.
Vereecken H., 1988. Pedotransfer functions for the generation of hydraulic properties for Belgian soils, PhD thesis: Katholieke Universiteit Leuven, Faculteit der Landbouwwetenschappen, Leuven (Belgium).
Zhang H., Haan C.T. & Nofziger D.L., 1993. An approach to estimating uncertainties in modeling transport of solutes through soils. J. Contam. Hydrol., 12, 35-50.
