Malgré une stabilisation des apports unitaires en azote minéral les pressions en nitrates agricoles diffus augmentent

Des nitrates en provenance de sources diffuses parviennent aux cours d’eau, nappes et à l’embouchure du bassin sur le littoral, du fait de l’infiltration et du ruissellement des engrais azotés apportés sur les sols agricoles, mais aussi du retournement de prairies ou des cultures légumineuses. Les apports en azote minéral pour les cultures semblent se stabiliser sur le bassin depuis 2014, et sont beaucoup plus fractionnés. En revanche, la libération de nitrates vers les milieux, causée par les retournements de prairies et les modifications d’occupation du sol, sont difficiles à appréhender. Au final, on compte deux fois plus de cours d’eau dégradés par les nitrates que dans le dernier état des lieux, ce qui dénote une aggravation de la pression.

Quelles sont ces pressions ?

Il s’agit d’évaluer les flux de nitrates d’origine agricole arrivant aux masses d’eau (de surface et souterraines) puis de déterminer les masses d’eau pour lesquelles les flux diffus de nitrates reçus, y compris des masses d’eau amont, sont significatifs actuellement et dans le futur.

À cet effet sont évalués successivement :

• la pression « brute », soit les flux d’azote issus des fertilisants minéraux et organiques appliqués sur les surfaces agricoles ;

• la part de cette pression brute transférée à la zone sous-racinaire du sol puis aux masses d’eau de surface et souterraines ;

• les impacts de ces flux sur la qualité en nitrates des masses d’eau, qui déterminent les pressions significatives.

Figure 36. Cascade de l’azote Haber-Bosch

N

O

eaux usées effet de serre

Méthode d’évaluation

Pour les pollutions diffuses nitrates, la base de données ARSEINE de l’Inra décrit les pratiques d’uti-lisation des engrais et leur évolution dans le temps, selon les situations dans le bassin. Il a été couplé avec le modèle STICS, qui en déduit la concentra-tion sous-racinaire, avec le modèle MODCOU, de Mines Paris Tech, qui porte sur les apports au milieu (infiltration et ruissellement), et avec le modèle RIVERSTRAHLER, de l’UMR METIS, qui s’intéresse aux flux dans les eaux de surface. Ces modèles sont éprouvés et sont calés avec les observations de terrain pour correspondre le plus possible à la réalité. Ils n’en comportent pas moins une marge d’incertitude.

La base de données ARSEINE décrit et spatialise les systèmes de production agricole du bassin, de 1970 à 2013, sur 95 Unités de Modélisation Agricole (unités spatialement homogènes d’occupation des sols) pour la caractérisation des successions de cultures issues des recensements agricoles et des enquêtes TerUti Lucas, et sur 7 Grandes Régions Agricoles pour définir les modes de conduite des cultures, issus des enquêtes sur les pratiques culturales.

Notons que les données d’entrée ne vont que jusqu’en 2013 et n’intègrent pas les effets du dernier programme d’action nitrates.

Toutefois, les experts consultés, du conseil scien-tifique du comité de bassin et du PIREN Seine, ainsi que des mesures de reliquats d’azote dans les sols en entrée d’hiver réalisées sur le bassin, n’indiquent pas d’évolution significative depuis 2013. De plus, une comparaison réalisée entre les données ARSEINE de la période récente (2006-2013) et des données techniques de l’agence collectées dans le cadre des suivis de reliquats azotés dans les départements de l’Eure et de la Seine-Maritime sur les années 2015, 2016, et 2017, montre que globalement les pratiques décrites dans la période 2006-2013 d’ARSEINE sont très proches de celles recueillies entre 2015 et 2017 pour les zones concernées (exemple : date de semis) ; quelques différences sont observées notamment dans les niveaux de fertilisation sur blé et colza qui semblent plus faibles dans ARSEINE que dans les pratiques actuelles.

L’évolution de la pression en nitrates diffus Au final, les données disponibles montrent une stabilisation récente des apports en azote minéral (les couleurs bleues correspondent à des doses faibles et les couleurs rouges à des doses plus élevées), mais qui se situent encore nettement au-dessus des doses apportées dans les années 1970-80.

Figure 37. Évolution des quantités moyennes d’azote appliquées aux terres labourables Nota : Chaque carte correspond à une moyenne entre deux dates : la dernière correspond ainsi à une moyenne entre 2006 et 2014.

Ces quantités moyennes sont rapportées aux surfaces labourables, qui elles-mêmes ont augmenté, ce qui ne transparait pas dans les cartes ci-dessus. Il est donc important en parallèle de tenir compte de cette évolution qui provient notamment du retournement des prairies permanentes. Les cartes ci-dessous illustrent la diminution forte des prairies permanentes (de 37 % de la SAU en 1970 à 19 % actuellement) au profit de grandes cultures comme le blé tendre

et le colza. Le retournement des prairies est à l’origine d’un accroissement de la pression en nitrates diffus d’une part du fait du relargage de nitrates au moment du retournement de la prairie, d’autre part du fait du changement d’assolement, car même si de l’azote minéral peut être apporté sur une prairie, c’est en quantité moindre par rapport aux doses apportées pour des cultures telles que le blé tendre.

Figure 38. Évolution des assolements pour le blé tendre, les prairies et le colza

Les pratiques de fertilisation et de réduction des impacts de cette fertilisation ont cependant évolué positivement avec la mise en œuvre des programmes d’actions nitrates issus de la directive nitrates. Par exemple, depuis les années

70, le fractionnement des apports d’azote sur blé tendre s’est largement généralisé sur le bassin avec 3 apports par campagne sur la période récente, ce qui permet d’adapter les besoins de la culture à son stade de développement.

Figure 39. Évolution du fractionnement des apports en azote pour le blé tendre

De la même façon, l’implantation de CIPAN (cultures intermédiaires pièges à nitrates) s’est développée au gré de la réglementation. Ces cultures intermédiaires permettent d’absorber les nitrates excédentaires du sol, empêchant

17 Issu de l’étude FIRE-Armines « Modélisation des apports diffus d’azote et de phosphore aux masses d’eau de surface du bassin Seine-Normandie », 2018

ainsi le lessivage de nitrates en période de pluie d’automne. Les cartes suivantes illustrent cette augmentation de l’implantation des cultures intermédiaires avant les cultures d’orge de printemps.

Figure 40. Évolution du taux de CIPAN

Les flux sous-racinaires de nitrates sont estimés grâce au modèle agronomique STICS à partir des données d’ARSEINE. Les apports atmosphé-riques via les eaux de pluie sont pris en compte par le modèle STICS ainsi que l’évolution du stock d’azote dans le sol.

Les moyennes de flux racinaires reconstituées sur des périodes larges pour s’affranchir de la variabilité de l’hydrologie laissent envisager un progrès sur la plupart du bassin (sauf la frange est où ressort une aggravation probablement liée au retournement des prairies) avec cependant une majorité du territoire encore concernée par des flux supérieurs à 37,5 mg/l et une partie conséquente à plus de 50 mg/l.

En résumé, comme le montre la figure 41 ¹⁷, le bilan des flux d’azote à l’entrée de l’estuaire du bassin de la Seine provient majoritairement du

lessivage des sols agricoles essentiellement sous forme de nitrates. Les zones humides ripariennes éliminent 18 % des apports diffus de nitrates avant qu’ils n’atteignent les cours d’eau. La teneur en nitrates des cours d’eau est également influencée par celle des nappes étant donné l’importance des échanges nappes-rivières sur le bassin (en moyenne 40 % des débits de la Seine à Poses, entrée de l’estuaire, ont transité par un aquifère¹⁸). Sachant que la qualité des nappes évolue le plus souvent lentement et avec des temps de latence importants par rapport aux évolutions de concentrations sous-racinaires, du fait du temps de transfert, il est probable que les apports forts des années 1980 se fassent encore ressentir en termes d’impacts.

Cela montre l’intérêt d’une baisse globale des apports au-delà de l’action rétentrice des bandes enherbées ou des cultures intermédiaires.

Figure 41. Cascade de l’azote issu de l’agriculture L’épaisseur des flèches est proportionnelle au flux

Auto-épuration au sein du cours d’eau Azote en surplus

Aquifère

Agriculture

Zones humides riparienne Récolte

Apports fertilisants

Dénitrification

riparienne Exportation

par le cours d’eau Dénitrification

dans le profil du sol

Exportation par les drains

Infiltration

Rivière

Carte 31. Concentrations moyennes des apports de nitrates aux cours d’eau en aval des zones ripariennes (2010-2016), extrait étude FIRE/ARMINES/METIS

Une augmentation des pressions significatives en nitrates malgré des apports unitaires stabilisés

• 141 masses d’eau de cours d’eau en pression significative

La pression en nitrates diffus n’est considérée comme significative que si la masse d’eau est à la fois déclassée par les nitrates (concentra-tion supérieure à 50 mg/L) et si la contribu(concentra-tion locale des pressions diffuses est supérieure à 40 %. Cette contribution est déterminée à l’aval de chaque masse d’eau au moyen du modèle PEGASE, à partir des données d’apport en nitrates par masse d’eau issues de la chaine de modélisation STICS-MODCOU-RIVERSTRAHLER pour les apports diffus (Carte 32), et des rejets des collectivités et des industriels pour les apports ponctuels.

Cette modélisation montre que les flux issus du lessivage des sols agricoles représentent pour toutes les masses d’eau déclassées par les nitrates au moins 70 % du flux total de nitrates à l’exutoire.

Toutes les masses d’eau cours d’eau dont l’état écologique est déclassé par les nitrates (supérieur au seuil de 50 milligrammes par litre) sont de ce fait considérées comme soumises à des pressions significatives en nitrates diffus. Elles sont au nombre de 141 sur le bassin. Elles étaient 67 en 2013.

Carte 32. Bassins versants de masses d’eau touchées par des pressions significatives en nitrates

Rappelons toutefois que le seuil de 50 mg/L découle de normes sanitaires. Un certain nombre d’espèces vivant dans les cours d’eau sont sensibles à des doses beaucoup plus faibles (par exemple la mulette perlière). Par ailleurs les teneurs en nitrates des cours d’eau se retrouvent à l’exutoire, et sont alors susceptibles, au niveau du littoral, de provoquer une eutrophisation (dépôts d’ulves et blooms phytoplanctoniques potentiellement à l’origine de phycotoxines dommageables pour la pêche à pied et l’élevage de coquillage). Les seuils de nitrates à partir desquels ces phénomènes sont susceptibles de se déclencher sont a priori bien en deçà des 50 mg/L, et donc susceptibles d’entraîner une révision à la baisse des seuils utilisés pour la qualité des eaux continentales. À noter que la directive Nitrates retient un seuil de 18 mg/L pour classer les cours d’eau en zone vulnérable.

• 27 masses d’eau souterraines en pression significative

La pression azotée exercée sur les masses d’eau souterraines est jugée significative au regard des concentrations sous-racinaires annuelles simulées par la chaine de modélisation STICS-MODCOU sur une période allant de 2012 à 2017.

La pression est jugée significative si pendant plus de la moitié de cette période, au moins 20 % de la surface au-dessus de la nappe présente une concentration sous-racinaire supérieure à 37,5 mg/L et si cette masse d’eau souterraine est en mauvais état chimique.

Au final, 27 masses d’eau souterraines sont considérées comme étant soumises à des pressions significatives par les nitrates diffus, soit la moitié d’entre elles.

Impact des nitrates sur les captages

Carte 33. Qualité des captages d’alimentation en eau potable vis-à-vis des nitrates

La Carte 33 montre que la majorité des points de captage d’alimentation en eau potable ont dépassé le seuil de vigilance vis-à-vis des nitrates. Cette carte représente les classes de contamination des captages dès lors qu’ils disposent de plus d’un résultat d’analyse sur le paramètre nitrates sur la période 2012-2017.

ZOOM : UN EXEMPLE DE LIEN ENTRE LES MESURES PRISES EN TERMES