Transfert de nitrates dans les bassins versants ruraux amont : développement d’un module de drainage souterrain dans le modèle STICS

STICS (Simulateur mulTIdisciplinaire pour les Cultures Standard : Brisson et al., 1998) est un modèle de fonctionnement des cultures à l’échelle parcellaire et à pas de temps journalier conçu comme un outil de simulation opérationnel en conditions agricoles. STICS est le modèle retenu dans le thème 1 du PIREN-Seine pour simuler les lessivages parcellaires de nitrate. Ses variables d’entrée sont relatives au climat, aux propriétés du sol et au système de culture. Ses variables de sortie sont relatives au bilan hydrique, à la qualité de l’eau, à l’environnement et à l’évolution des caractéristiques du sol sous l’effet de la culture : bilans hydriques et azotés, croissance et développement de cultures, etc. Son principal objectif est de simuler les conséquences des variations du milieu et du système de culture sur la production d’une parcelle agricole (Brisson et al., 1998). L’originalité de ce modèle réside dans son caractère générique et modulaire. Une des limitations de la version actuelle de STICS tient à l’absence de prise en compte du drainage souterrain agricole au niveau du bilan hydrique. Or, le drainage agricole concerne en France près de 2,5 millions d’hectares (2,3 millions d’hectares drainés par tuyaux enterrés : Arlot, 1999). Ainsi, de nombreux bassins versants amont du bassin de la Seine sont fortement drainés ce qui modifie notablement l’hydrologie de ces bassins, tant du point de vue quantitatif que qualitatif. En effet, les réseaux de drainage souterrains modifient la répartition des flux d’eau, notamment entre ruissellement et transferts souterrains, et peuvent induire des exportations de nitrate accrues (Arlot, 1999). L’objectif du travail réalisé est donc de développer un module de drainage souterrain dans STICS afin de disposer d’un outil pouvant simuler de manière correcte les transferts dans les bassins versants drainés. STICS est développé à l’échelle parcellaire, il devra donc ensuite être couplé à d’autres outils de simulation hydrologique permettant de travailler à l’échelle du bassin versant tel que prévu dans le thème 1 du programme en cours. Le travail réalisé jusqu’ici a consisté à (i) intégrer une fonction drainage dans STICS et (ii) à valider cette fonction en utilisant des données de sites expérimentaux drainés. Une première validation a porté à la fois sur les données de volumes drainés, sur les hauteurs des nappes perchées et sur les données de ruissellement issues de sites suivis par le Cemagref : Arrou (28) et La Jaillière (44).