Description

L’intensification des activités agricoles est souvent identifiée comme le facteur principal menant à la contamination des eaux souterraines et à l’eutrophisation des zones humides [1, 2, 3], au travers de (i) l’augmentation directe de la charge en azote (N) et en phosphore (P) dans les eaux du réseau hydrographique de surface (rivières, fossés) et dans la nappe libre, et de (ii) l’apport supplémentaire de nutriments véhiculé par l’érosion des sols et accentué par le labourage des champs agricoles. Si à un premier stade, l’eutrophisation peut conduire à une augmentation de la production primaire et donc à la séquestration et au stockage de la matière organique, à terme cela peut provoquer un glissement typologique de la communauté végétale, correspondant à la disparition des végétaux enracinés et à la désoxygénation permanente de la colonne d’eau et du sédiment [4, 5]. Les milieux aquatiques eutrophes tendent aussi à émettre des quantités de gaz à effet de serre (GES) supérieures à celles mesurées dans ceux non-eutrophes [6, 7]. Des relations directes entre les émissions de méthane (CH4) et le niveau trophique des milieux aquatiques sont mises en évidence, en lien avec des conditions anoxiques du sédiment. De même, les zones humides les plus connectées au réseau hydrographique de surface, et donc à une pollution par les nitrates, seraient des hotspots d’émission de protoxyde d’azote (N2O), en lien avec la dénitrification incomplète [8, 9]. Les pratiques agricoles ont donc un impact potentiel sur les zones humides, touchant à la fois à la qualité de l'eau, à la santé des sols, à la biodiversité et contribuant aux émissions de GES [10].
Les missions du/de la thésard(e) seront :
1) d’exploiter un jeu de données existant sur la chimie des mares temporaires, afin de dégager des premières tendances spatiales et temporelles de la pollution en nitrate dans le plateau landais. En complément, l’analyse bibliographique permettra de résumer les avancées sur les connaissances de la thématique dans d’autres bassins versants aux caractéristiques pédologiques similaires (milieu sableux poreux) ;
2) de vérifier l’origine des nitrates à travers des approches directes (analyse isotopique dans les mares et dans l’eau de nappe) et de modélisation (transport en milieu souterrain). Ces deux approches permettront de i) délimiter spatialement un périmètre de conservation à réaliser autour de la mare, dans une optique de gestion du site, et de ii) quantifier les flux en fonction du cycle hydrologique d’assèchement et remise en eau, et donc d’identifier les dynamiques temporelles de diffusion des nitrates liées à la pluviométrie ;
3) d’évaluer l’impact de la pollution diffuse sur le niveau trophique des mares temporaires et sur le bilan des émissions des GES (CO2, CH4 et N2O). Il s’agira de réaliser un suivi temporel et spatial de la physico-chimie, de la végétation et des sédiments, permettant de i) obtenir un bilan des émissions de GES à l’échelle annuelle et faire le lien avec l’hydropériode et la pluviométrie et de ii) caractériser le contenu élémentaire en carbone et en azote dans la végétation et dans les sédiments pour obtenir des tendances à l’échelle spatiale de l’accumulation d’azote, en lien avec la proximité des activités agricoles et leur réseau de drainage ;
4) de coordonner le réseau de gestionnaires participants aux campagnes de prélèvement ; de produire des supports de vulgarisation pour les informer régulièrement ; de publier les résultats de la thèse dans des journaux internationaux à comité de lecture.
La thèse se déroulera au sein de l’UMR EPOC et sera dirigée par Michel FRANCESCHI, et co-encadrée par Cristina RIBAUDO et Olivier ATTEIA.

Compétences requises

Goût pour la modélisation des polluants en milieu poreux ; goût pour le terrain ; autonomie ; rédaction de textes scientifiques ; rigueur.

Bibliographie

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4. Scheffer, M., Hosper, S. H., Meijer, M. L., Moss, B., & Jeppesen, E. (1993). Alternative equilibria in shallow lakes. Trends in ecology & evolution, 8(8), 275-279.
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Mots clés

nitrate, gaz à effet de serre, modélisation, végétation