NM8005 - Perfectionnement de l'indice d'azote afin de déterminer le risque de contamination des eaux souterraines et de surface par le nitrate pour les terres agricoles ontariennes

Ce projet est financé par le Programme de recherche en gestion des éléments nutritifs du MAAARO. Le programme vise à appuyer l'élaboration d'options pour l'épandage de matières d'origine agricole et non agricole en Ontario qui soient des pratiques de gestion à la fois efficaces sur le plan environnemental et rigoureuses sur le plan scientifique.

Chercheurs principals

• Dr Craig Drury, Agriculture et Agroalimentaire Canada, Harrow
• Dr Gary Parkin, département des sciences sur les ressources en terres, Université de Guelph

Objectifs

Ce projet évaluera l'indice d'azote actuel, lequel est fondé sur les groupements hydrologiques des sols de l'Ontario (GHS), quant à sa capacité de prédire les pertes en azote par lixiviation des sols. Des études seront effectuées sur le terrain et en laboratoire en vue d'examiner la destinée de l'azote épandu sur les sols.

1. Les pertes en azote par lixiviation et dénitrification seront évaluées dans six des principaux types de sol qui sont représentatifs des zones de production agricole de l'Ontario. Le jumelage de sites permettra de comparer un champ labouré avec un autre non labouré.

2. Des traceurs de chlorure seront utilisés comme outils pour comparer le potentiel de lessivage avec le lessivage réel des nitrates.

3. Des études en colonnes, avec ou sans épandage de lisier de porc, seront réalisées pour caractériser la destinée de l'azote épandu en ce qui concerne le lessivage des nitrates et la dénitrification.
   
   

Avantages escomptés

L'évaluation des effets des GHS, des caractéristiques du sol (par ex., le rétrécissement ou gonflement des sols, les matières organiques des sols en ce qu'ils influent sur la transformation de l'azote), du drainage par canalisations et des propriétés dynamiques de l'azote sur le lessivage de l'azote sera utilisée afin de suggérer des améliorations à l'indice d'azote pour l'Ontario. Ces renseignements bénéficieront aux agriculteurs, aux consultants et aux organismes de réglementation car ils fourniront une meilleure classification des risques dans les régions agricoles de l'Ontario.

Résultats

On a proposé un indice azote de l'Ontario pour le calcul du risque de contamination des eaux souterraines et de surface par les nitrates sortis de la rhizosphère des cultures par lixiviation. L'indice N proposé se fonde sur le groupement hydrologique des sols (GHS), le risque de lixiviation étant généralement le plus élevé dans les sols du GHS A (qui sont les plus perméables, p. ex. sables, les loams sableux et les sables loameux) et le moins élevé dans les sols du GHS D (qui sont les moins perméables, p. ex. argiles et loams argileux).

Cependant l'indice N actuel n'a pas fait l'objet d'une évaluation pour ce qui est des effets potentiels du drainage par tuyaux enterrés et des transformations de l'azote (N) sur le risque de lixiviation. Dans cette étude, on a examiné l'importance du drainage par tuyaux enterrés et des transformations de N en comparant les quantités de nitrate qui sortent du profil du sol au cours du temps avec les pertes d'un " soluté traceur " non réactif (chlorure). Le nitrate quitte le sol par absorption par les plantes, lixiviation, dénitrification et immobilisation, alors que la lixiviation constitue le principal mécanisme de sortie du chlorure.

Lors de l'étude, on a caractérisé : 1) les modes de sortie du nitrate et du chlorure (lixiviation, absorption par les plantes, transformation, etc.) des profils de quatre groupements hydrologiques des sols (un sol du GHS A, un du GHS B, deux du GHS C et un du GHS D); 2) l'influence du drainage par tuyaux enterrés sur les taux de sortie du nitrate et du chlorure (un sol du GHS C et un du GSH D), et 3) l'effet indirect des canalisations de drainage sur les propriétés hydrauliques du sol, et par conséquent sur le risque sortie du nitrate de la rhizosphère par lixiviation.

On a ajouté un engrais à base de nitrate de calcium et du chlorure de potassium à raison de 3 taux (0, 100 et 200 kg N/ha) à tous les champs en octobre 2007, et on a suivi le mouvement du N inorganique (ammonium, nitrate) et du chlorure au cours de l'année suivante. Après 2 à 3 semaines, dans tous les sols, la plus grande partie de l'azote et du chlore épandus se trouvaient encore à une profondeur allant de 0 à 10 cm, mais on remarquait certains indices de lixiviation de N inorganique vers la couche située entre 10 et 20 cm de profondeur, sauf dans le cas du loam argileux de Brookson sans système de drainage.

Dans les champs ayant reçu un taux d'épandage de 200 kg N ha 1, la teneur du sol en N inorganique était significativement plus élevée que dans ceux ayant reçu 0 à 100 kg N ha 1, et ce, pour Perth et Brookson, avec et sans système de drainage. Après 8 semaines, on a constaté un mouvement considérable de N inorganique vers les couches inférieures des sols de Fox, Guelph et Maryhill, les concentrations atteignant des valeurs maximales à une profondeur de 20 à 30 cm. Après 8 semaines, un mouvement de N inorganique jusqu'aux profondeurs de 40 à 60 cm apparaissait aussi clairement dans les sols de Fox, Guelph, Maryhill ainsi que de Brookston avec système de drainage et dans le loam argileux de Perth sans système de drainage.

À l'exception du loam argileux de Brookston sans système de drainage, il restait très peu du N provenant de l'épandage dans les sols après 32 semaines (mai 2008) et pratiquement pas du tout de N inorganique un an après l'épandage. Après 54 semaines, dans les champs avec et sans système de drainage, les concentrations de nitrate étaient inférieures à 10 mg N kg 1 à toutes les profondeurs.

Le N inorganique et le chlorure peuvent se déplacer rapidement à travers certains profils de sol (quelques semaines), et il est impossible d'évaluer le risque de lixiviation avec exactitude si l'on ne dispose pas d'informations spécifiques au site telles que la conductivité hydraulique en milieu saturé (Ksat). Parmi tous les sols étudiés, ce sont ceux de Fox et de Maryhill qui présentaient le risque de lixiviation le plus élevé; ce résultat concorde avec le fait que les Ksat mesurées dans le loam de Maryhill correspondaient aux classes de GHS A à GHS B plutôt qu'à la classe de GHS C, et les Ksat du sol de Fox correspondaient à la classe de GHS A. Dans le loam argileux de Brookston, la présence d'un système de drainage par tuyaux enterrés a entraîné une augmentation importante du taux de lixiviation du N inorganique et du chlorure, et elle a fait passer le classement du groupement hydrologique des sols fondé sur Ksat de GHS D à GHS C.

Paramètres étudiés:

• N
• écoulement hypodermique

Recommandations concernant la gestion des éléments nutritifs :

• Il apparaît que pour appliquer l'indice N de l'Ontario à un site donné, on doit prendre en compte la Ksat mesurée de la rhizosphère ainsi que la présence ou l'absence de drainage par tuyaux enterrés.
  

Informations complémentaires

Autres projets financés par le Programme de recherche en gestion des éléments nutritifs:

• en 2006
• en 2007