Assessment of pesticide transfer in subsurface lateral flow on a sloping vineyard in Beaujolais : field monitoring, tracing experiment and modeling

Les transferts latéraux de produits phytosanitaires en proche surface constituent une voie potentielle de contamination des eaux de surface dans certains contextes agro pédo climatique. L'objectif de cette thèse est d'apporter des éléments de connaissance et de compréhension de ces transferts. Un site viticole, dans le Nord Beaujolais, a ainsi été instrumenté avec une tranchée d'interception des écoulements latéraux, un canal Venturi et un réseau piézométrique. Cette instrumentation a ensuite été utilisée pour suivre les transferts latéraux et le ruissellement de produits phytosanitaires sur deux années viticoles. Enfin, une expérimentation de traçage in situ a été menée puis modélisée. Les résultats montrent une relation de seuil entre les volumes évènementiels d'écoulements latéraux captés, le degré de connectivité du versant, les volumes pluviométriques évènementiels, et l'humidité initiale du sol. La dynamique de transfert latéral des pesticides en proche surface s'est avérée très variable à l'échelle de l'évènement, mais en accord avec les propriétés physico chimiques des substances. À l'échelle de l'ensemble des évènements, les concentrations de ces produits dans l'écoulement latéral suivent une décroissance exponentielle temporelle. À l'échelle annuelle, la saisonnalité de l'écoulement latéral et du ruissellement semble expliquer la saisonnalité observée des transferts. L'expérimentation de traçage a permis d'identifier une composante préférentielle de l'écoulement latéral et une composante matricielle. La composante préférentielle a engendré des flux de substance significatifs et de concentrations élevées, mais fugaces. La composante matricielle a généré un flux de faible concentration, mais continu et de longue durée, qui a impliqué une contribution finale plus élevée que la composante préférentielle. Des liens explicatifs entre les propriétés des substances et ces composantes du transfert latéral ont pu être soulignésSubsurface lateral flow may stand for a risky pathway in several agro pedo climatic contexts: in this way, the aim of this thesis work is to improve our understanding of pesticide transfer and dynamics by this pathway. A farmed vine plot, located on a hillslope in the Nord Beaujolais, was instrumented with a trench, a Venturi flume and a shallow groundwater well network. The instrumentation was used during two farming years to continuously monitor pesticide transfers in both subsurface lateral flows and surface runoff at a fine temporal resolution. Lastly, an in situ tracing experiment was conducted and modeled. Hydrological results highlighted a threshold relationship between subsurface lateral flow volumes measured in the trench, the degree of lateral connectivity of the hillslope, rainfall amounts and initial soil water content. The dynamics of these transfers was very variable at the event scale, and in agreement with the physico chemical properties of the substances. Considering all subsurface lateral flow events, pesticides concentrations were described using a decreasing exponential function depending on the time interval between a given event and the last application of the considered pesticides, and their physico chemical properties. At the year scale, the seasonality of pesticide transfers seemed related with the seasonality of subsurface lateral flow and surface runoff. The tracing experiment highlighted two components in subsurface lateral flow: a matrix related one and a preferential related flow component. The preferential component implied short, highly concentrated and significant lateral fluxes. Matrix related component produced continuous and slightly concentrated fluxes over a long period, and was responsible for a bigger part of the total transfer than the preferential component. Links between substance properties and transfer components were highlighte