Scénario 5. Impact du pâturage et du mode de pâturage (intensif / extensif) (bassin 2)

Contexte

Ce bassin présente des sols sur roches siliceuses, pauvres en calcium, à tendance acide qui conviennent au mieux à l’établissement de pâtures. On suppose donc ici que l’homme n’y a pas établi de cultures. Jadis, ces pâtures n’étaient pas soumises à l’épandage d’engrais de synthèse. Elles étaient peu productives et fauchées tardivement pour la production de foin ou pâturées par peu d’animaux. Dans ces conditions se sont développées des prairies semi-naturelles notamment dans les fonds de vallées et des landes sur les sols plus secs. Ces milieux étaient très riches en espèces intéressantes de plantes et animaux. Avec cette agriculture extensive, l’impact des eaux de ruissellement sur les cours d’eau était faible.

Aujourd’hui, l’agriculture vise un maximum de rendement. Les amendements chimiques, principalement nitrates et phosphates, sont utilisés pour augmenter la production végétale et donc la production de viande et de lait. Dès le début de l’utilisation de ces engrais, on a vu disparaître toutes les plantes rares et incidemment, les animaux inféodés comme des papillons par exemple. Les prairies et landes se sont transformées en pâtures où ne subsistent que quelques graminées banales. Comme la production végétale est très élevée, on peut laisser au pré un nombre beaucoup plus élevé de bêtes. Dans ces conditions d’élevage intensif, les eaux de pluies qui ruissellent peuvent être chargées en matières organiques venant des déjections et des lisiers épandus et en minéraux (lessivage des excès d’engrais).

On comparera ici l’impact sur le cours d’eau de l’élevage intensif et extensif couvrant 45 % de la superficie disponible du bassin versant.

Une étude de la qualité de l'eau peut suivre deux approches différentes. Soit on analyse directement la chimie de l’eau (par exemple la matière organique, les nitrates, les phosphates, l’ammonium). Si l’analyse chimique permet d’identifier et de quantifier les polluants en présence, elle est cependant très variable suivant le moment où on fait le prélèvement et suivant par exemple l’importance des pluies qui peuvent diluer les amendements. La deuxième approche, adoptée ici, est celle des bio-indicateurs. Le principe est d’utiliser comme indicateurs de pollution les communautés vivantes qui enregistrent en permanence les variations des conditions du milieu. Parmi ces indicateurs, on utilise surtout des algues microscopiques du groupe des diatomées qui présentent trois avantages: on les récolte facilement en brossant quelques pierres immergées dans le courant; elles intègrent les variations chimiques, spécialement les éléments qui nous intéressent (matières organiques, nitrates, phosphates); enfin, on connaît bien les exigences de chaque espèce vis à vis de ces éléments. Ces algues appartiennent à la famille des algues brun-jaune, unicellulaires qui fabriquent un squelette externe d’opale (SiO4) dont la morphologie (taille, ornementation, symétrie) sert à identifier les espèces du relevé (voir: les diatomées)

Chaque fois que vous cliquez sur un point de prélèvement, un champ de diatomées apparaît. En cliquant sur chaque diatomée, on est dirigé vers une clé d’identification. Quand toutes les espèces sont identifiées, on obtient l’indice de qualité qui varie de 5 (pollution nulle) à 1 (pollution très forte) (voir : clé d'interprétation des couleurs. Une fois compris les critères qui permettent de reconnaître les espèces, on pourra activer l’option de détermination automatique (voir: procédure de détermination). Les deux procédures aboutissent au même résultat: un indice de qualité et un champ microscopique colorisé en fonction de la sensibilité des espèces à la pollution (voir : clé d'interprétation des couleurs).

Déroulement résumé de l’activité

Pour différents degrés d'intensité du pâturage (aucun - intensif - extensif) sur une partie du bassin
                   Pour chacun des points de prélèvement
                         - Observation d’un champ microscopique et détermination des diatomées (avec la clé ou automatiquement)                          - Obtention d’un histogramme de fréquences et d’un indice global de qualité
Comparaison des indices en fonction du mode de pâturage

 

Fiches de rapport d’activité pour les élèves

L'une de ces fiches (que l'enseignant peut adapter à ses objectifs) peut être distribuée avant de commencer l'activité. Les élèves peuvent y consigner leurs observations et l'utiliser pour interpréter leurs résultats.

>>> Voir Variante 1: synthétique (fichier Word)
>>> Voir Variante 2 : détaillée (fichier Word)

Déroulement détaillé de l’activité

1. Ouverture du logiciel.

Lancer l’application Virtval selon la procédure décrite dans le paragraphe "Démarrage du logiciel".
Activer l’option d’affichage des grilles-repères (cf. réglage des préférences).

2. Choix du bassin versant 2 : roches siliceuses, sols acides, eaux mésotrophes.

Cliquer une fois sur le bassin choisi pour le faire apparaître en détail.

3. Etablissement des indices de référence (en l’absence de toute activité humaine)

N.B. Si le scénario 0 (ou le scénario 4) a été réalisé au préalable, cette étape peut être supprimée, et l’indice repris directement de cette activité précédente. On peut alors passer au point 4.

3.1. Prélèvement de diatomées au point S1.

Cliquer une fois sur le point S1 pour faire apparaître un champ microscopique. Ce champ comprend 20 diatomées dont l’assemblage est caractéristique du type d’eau prélevé.

NB. La disposition des diatomées dans le champ est produite de façon aléatoire par le logiciel. Le champ que vous obtiendrez aura donc une apparence différente de l’exemple ci-dessus.

3.2. Détermination des diatomées

Deux options sont offertes : la détermination à l’aide de la clé ou la détermination automatique, qui peut être activée dans les options du menu [Fichier]. La procédure détaillée est décrite dans le paragraphe "Procédure de détermination".
N.B. Pour obtenir un champ colorisé de diatomées en mode automatique: cliquer sur [T] pour afficher la liste des taxons, puis fermer cette fenêtre. Les diatomées du champ apparaissent alors colorées selon leur groupe écologique (cf. clé d'interprétation des couleurs).

3.3. Obtention de l’histogramme de fréquences des groupes

Le pourcentage des diatomées appartenant à chacun des 5 groupes écologiques (cf. clé d'interprétation des couleurs) est représenté sous la forme d’un histogramme de fréquences. Ce graphique se construit progressivement lorsqu’on détermine les diatomées à l’aide de la clé. Il peut être consulté à tout moment en cliquant sur le bouton [Histogramme] sous le champ microscopique. En mode de détermination automatique, l’histogramme complet est directement accessible via ce même bouton. Cette fenêtre indique, en outre, la valeur de l’indice diatomique.
Dès que l’histogramme complet a été consulté, la valeur de l’indice apparaît à côté du point de prélèvement sur le bassin versant, avec la couleur correspondante.

3.4. Prélèvement de diatomées au point S2

Les étapes 3.1 à 3.3 décrites ci-dessus sont répétées pour le point S2.

Interprétation :

En l’absence de zones pâturées, les eaux sont de très bonne qualité (indice de 4,6 et 4,5 et couleur bleue). C’est l’état de référence par rapport auquel toute dégradation due à l’activité humaine doit être mesurée.

4. Implantation d’un élevage intensif de superficie moyenne (45 % de la superficie disponible)

Dans la barre de menu, cliquer sur [Aménagements à tester]  >>> [Installer une pâture moyenne] (sous "Élevage intensif avec amendements").

La prairie apparaît à l’extérieur du bassin. Pointer la prairie à l’aide de la souris puis, en maintenant le clic gauche enfoncé, faire glisser la prairie jusqu’à l’emplacement 54 sur le bassin. Le nœud 54 est recommandé pour obtenir des résultats très significatifs, facilement interprétables. Un positionnement différent aboutira toutefois à des résultats très proches.

N.B. Aucune prairie ne peut être installée dans la réserve forestière, de sorte que le point S1 reste toujours à l’abri de l’influence humaine et peut être considéré comme référence tout au long du scénario.

4.1. Détermination de l’indice de qualité au point S1

N.B. Nous supposerons que la clé de détermination a déjà été explorée lors des étapes précédentes et que la suite du scénario se fera sur la base de la détermination automatique. Pour rappel, celle-ci peut être activée à tout moment à partir de la barre de menu : [Fichier] >>> [Options], cocher la case "Permettre la détermination automatique", puis cliquer sur [OK].

Cliquer une fois sur le point S1 pour faire apparaître un champ microscopique de diatomées, qui peut être colorisé en cliquant sur [T]. Cliquer sur le bouton [Histogramme] pour visualiser l’histogramme de fréquences des différentes classes de diatomées, ainsi que l’indice de qualité. Comme ce point ne subit pas l’influence de l'agriculture, son indice ne varie pas par rapport à la référence établie en début de scénario.

4.2. Détermination de l’indice de qualité au point S2

Cliquer une fois sur le point S2 pour faire apparaître un champ microscopique de diatomées, qui peut être colorisé en cliquant sur [T]. Cliquer sur le bouton [Histogramme] pour visualiser l’histogramme de fréquences des différentes classes de diatomées, ainsi que l’indice de qualité.

5. Implantation d’un village (environ 1200 habitants)

Dans la barre de menu, cliquer sur [Aménagements à tester] >>> [Installer une pâture moyenne]. Le logiciel vous demande d'abord d'annuler l'action précédente (supprimer la  pâture moyenne intensive). Cliquer sur [Oui], puis cliquer à nouveau sur [Aménagements à tester] >>> [Installer une pâture moyenne] (sous "Élevage extensif 'bio'").
La prairie apparaît à l’extérieur du bassin. Pointer la prairie à l’aide de la souris puis, en maintenant le clic gauche enfoncé, faire glisser la prairie jusqu’à l’emplacement 54 sur le bassin. Pour la comparaison, il faut positionner la pâture au même point que la pâture intensive précédente.

5.1. Détermination de l’indice de qualité au point S1

Cliquer une fois sur le point S1 pour faire apparaître un champ microscopique de diatomées, qui peut être colorisé en cliquant sur [T]. Cliquer sur le bouton [Histogramme] pour visualiser l’histogramme de fréquences des différentes classes de diatomées, ainsi que l’indice de qualité. Comme ce point ne subit pas l’influence de l'agriculture, son indice ne varie pas par rapport à la référence établie en début de scénario.

5.2. Détermination de l’indice de qualité au point S2

Cliquer une fois sur le point S2 pour faire apparaître un champ microscopique de diatomées, qui peut être colorisé en cliquant sur [T]. Cliquer sur le bouton [Histogramme] pour visualiser l’histogramme de fréquences des différentes classes de diatomées, ainsi que l’indice de qualité.

6. Comparaison des indices en fonction du mode de pâturage

Interprétation

Par rapport aux conditions naturelles (à gauche), l’altération du cours d’eau est bien plus importante en intensif qu’en extensif, à superficie égale.

Dans le cas intensif, on apporte souvent trop d’amendements organiques et chimiques et à des moments pas toujours opportuns (période hivernale pluvieuse ou sol gelé ou sans végétation par exemple). Par ailleurs le nombre de têtes de bétail est élevé et apporte une quantité importante de déjections. La pluie peut alors emporter facilement une partie des éléments fertilisants vers le cours d’eau avec comme conséquence une contamination organique marquée par le développement des espèces très résistantes (5 %, en rouge) et résistantes (15 %, en orange) et une contamination minérale marquée par le développement d’espèces d’eau enrichie en nitrates et phosphates (40 %, en jaune). On voit que les espèces sensibles et très sensibles régressent fortement (40 % au lieu de 95, en vert et bleu). L’indice dans le jaune (3,4) montre l’eutrophisation importante des eaux.

Dans le cas extensif, on limite le nombre de têtes de bétail et on apporte un amendement en rapport avec les besoins de la végétation et l’état de sols. On privilégie aussi la fumure naturelle à l’amendement chimique. Une végétation plus diversifiée peut se développer. Les nitrates et phosphates libérés par la minéralisation de la matière organique sont bien utilisés par la végétation au fur et à mesure. Dès lors, l’altération du cours d’eau est limitée: l’indice passe à 4,0 (altération faible, en vert). La part faible de matières organiques et des fertilisants minéraux qui arrivent quand même au cours d’eau entraîne un faible développement des espèces résistantes (5 %, en orange) et d’eau eutrophisée (15 %, en jaune). L’autoépuration rapide de cette pollution entraîne le développement des espèces sensibles (35 %, en vert) et la faible contamination permet le maintien de 45 % d’espèces très sensibles (en bleu).

Ainsi, l’agriculture extensive produit du lait et de la viande de meilleure qualité par le biais d’une végétation plus diversifiée tout en sauvegardant la biodiversité et l’équilibre des cours d’eau.

Exercice 1

On lit dans un arrêté du gouvernement de la région Bruxelles-capitale daté de novembre 1998 (http://faolex.fao.org/docs/html/bel17060.htm), le texte suivant :
1. Du 1er novembre au 1er mars, l'épandage de lisier et de purin est interdit sur les sols non couverts de végétation, sauf si l'effluent est incorporé au sol le jour même de son application.
2. Lorsque la pente moyenne du sol est supérieure à 6%, l'épandage de lisier et de purin est interdit sur les sols non couverts de végétation, sauf si l'effluent est incorporé au sol le jour même de son application.
3. L'épandage de fertilisants est interdit sur sol enneigé. L'épandage de lisier et de purin est interdit sur sol gelé en permanence depuis plus de 24 heures.
4. L'épandage de fertilisants est interdit à moins de 10 mètres des crêtes de berges d'un cours d'eau ou d'un fossé.

En Wallonie (arrêté « nitrates » de la Région Wallonne de novembre 2002), l’épandage de lisier et purin est interdit :
1. De septembre à novembre.
2. Quand la pente est supérieure à 6 %.
3. Sur sol inondé, enneigé ou gelé mais est autorisé sur sol nu.
4. A moins de 4 mètres des cours d’eau.

A votre avis, quelle est la législation la plus favorable à la qualité des cours d’eau et pourquoi ?

Exercice 2

Aujourd’hui, on gère certaines réserves naturelles par un pâturage très extensif, sans aucun apport d’engrais évidemment. Le but est d’empêcher les anciennes prairies de fauche abandonnées (voir chapitre contexte ci-dessus) de se reboiser et donc de perdre la flore et la faune typique de ces milieux ouverts.

A votre avis, quel pourrait être l’impact de cette nouvelle pratique sur le cours d’eau, par rapport aux deux cas analysés ci-dessus ?

7.  Sortie du scénario

Dans la barre de menu, cliquer sur [Terminer]. Le logiciel affiche la carte générale des 3 bassins versants. Un autre scénario peut être entrepris.

Fiches de rapport d’activité avec réponses-types

>>> Voir Variante 1: synthétique
>>> Voir Variante 2 : détaillée

[SOMMAIRE]