La problématique des nitrates dans l'eau souterraine en milieu agricole : du sol à l'aquifère : cas de l'aire d'alimentation de l'eau souterraine de la municipalité de Sainte-Luce, Québec, Canada

RÉSUMÉ: La contamination de l’eau souterraine par les nitrates (NO3-) est un phénomène mondialement grandissant. À ce jour, les NO3- représentent le contaminant le plus omniprésent au niveau mondial dans les eaux souterraines et ceux-ci sont étroitement liés aux pratiques agricoles. Le but de cette recherche est de mieux documenter la problématique des NO3- dans l’eau souterraine en milieu agricole, tant au niveau du sol qu’au niveau de l’aquifère. La première partie de ce mémoire est basée sur une meilleure compréhension de la dynamique de l’azote d’un sol agricole de la région de Sainte-Luce (Québec, Canada). De plus, deux techniques d’amendement au sol (chaux et sciure de bois) pouvant aider à mieux gérer la biodisponibilité du N ont été testées expérimentalement. Avec plus de 910 analyses de sol effectuées sur une parcelle en friche lors de la saison agricole de 2014-2015, il est suggéré que les différences (p<0.05) en azote inorganique (NO3-, NH4+) du sol lors d’une saison agricole sont expliquée par une dynamique saisonnière des processus du cycle de l’azote. Le chaulage (3tonnes/ha) et un amendement en sciure de bois (8tonnes/ha) ont eu un léger impact sur la biodisponibilité du N au sein de la première année d’application. Il est suggéré que la chaux a légèrement favorisé une meilleure assimilation du N par la plante et que l’amendement en sciure de bois a immobilisé temporairement les NO3- dans la matière organique du sol. Dans un deuxième lieu, les concentrations en azote inorganique dans l’eau lessivée ont été mesurées suite à des expériences au laboratoire. Des simulations de pluies sur des carottes de sol (n=120) montrent une régression linéaire simple significative (p<0.01) entre les concentrations en NO3- contenues dans l’eau lessivée (0.3 < N-NO3- < 8.5mg/L) et la charge en NO3- du sol (2 < N-NO3- < 144 g/ha). De plus, le NO3- représente 90% de la forme azotée inorganique de l’eau lessivée. Au niveau de l’aquifère, les analyses spatio-temporelles de plusieurs bases de données (piézométriques, météorologiques, concentrations en NO3- dans l’eau souterraine, agronomiques) suggèrent que la fonte des neiges représente une période préférentielle sur l’apport de NO3- vers l’eau souterraine, dans ce type de contexte hydrogéologique. -- Mot(s) clé(s) en français : Nitrate, eau souterraine, cycle de l’azote, lessivage, dénitrification, agriculture. -- ABSTRACT: Groundwater nitrate (NO3-) contamination represents a massive environmental problem. From today, NO3- is the most ubiquitous groundwater contaminant in the world and agricultural activities are mainly blame for these problems. The purpose of this work was to obtain a better understanding of groundwater NO3- contamination in agricultural areas, from the soil to the aquifer. The first chapter aimed to go further in the comprehension of the nitrogen dynamics in a loam soil from Sainte-Luce area (Quebec, Canada). Furthermore, the impact of liming (3 tons/ha) and sawdust (8 tons/ha) on the N biodisponibility was tested experimentally. With more than 910 soils analysis over a whole agricultural season in 2014-2015 on a wasteland plot, the differences (p <0.05) on inorganic N in soil reflected a seasonal N dynamic over an agricultural season. It is also suggested that liming (3 tons/ha) enhanced slightly the N assimilation by plants and a soil amendment of sawdust (8 tons/ha) immobilized temporarily NO3- into soil organic matter. Secondly, NO3- leaching through a heavy rain or through the snow melt was tested by performing simulation of rain on soil cores. Our results (n=120) showed a significant linear regression (p<0.01) between NO3- concentrations in leachate water (0.3 < N-NO3- < 8.5mg/L) and NO3- content in soil (2 < N-NO3- < 144 kg/ha). NO3- represented around 90% of the inorganic N in leachate water. Thirdly, spatial and temporal analysis of data bases in Sainte-Luce area (water table level, meteorological data, NO3- concentrations in groundwater, agronomic data) suggests that snowmelt represents a critical period of NO3- loading through the water table, in this specific hydrogeological context. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Nitrate, groundwater, nitrogen cycle, leaching, denitrification, agricultural activities. »-