Quantification des flux de carbone (DIC, DOC, POC) dans des bassins versants emboîtés (Orgeval, France) : influences de l’utilisation du sol et de la géologie sur les dynamiques spatiales et temporelles

L’étude des transferts latéraux de carbone des sols vers le réseau hydrographique et des flux de carbone exportés par les rivières reste un sujet d’importance dans la phase 9 du PIREN-Seine. Cette étude est basée sur un jeu de données unique, avec une année de suivi géochimique en continu en 6 points du réseau hydrographique dans le bassin versant des Avenelles, au sein du site atelier PIREN-Seine qu’est l’Orgeval. Dans un contexte d’aquifère carbonaté sur sols hydromorphes, avec une agriculture intensive drainée, il s’agit ici de mieux comprendre et quantifier la variabilité spatiale et temporelle des flux d’eau et de matière dans le réseau hydrographique, que ce soient les différentes formes du carbone inorganique et organique qu’elles soient dissoutes ou particulaires, mais aussi les nitrates et les sédiments. Les flux d’eau et d’éléments dissous sont répartis tout au long de l’année hydrologique, alors que les flux particulaires sont concentrés pendant les crues d’hiver, mais aussi de plus en plus souvent en période estivale. Au-delà de validations méthodologiques sur les calculs de flux d’eau et de matières, un flux total de 100 à 200 kgC/ha/an est exporté par les différents sous-bassins du ru des Avenelles, dont près de la moitié sous forme inorganique dissoute (HCO3—). Avec 80 à 200 t/km²/an, le flux d’érosion et d’export sédimentaire est assez élevé, pour un bassin plutôt plat, mais avec des pratiques d’agriculture intensive. Le flux de carbone organique particulaire est ainsi significatif, avec 10 à 25 % dans le bilan global. Le flux de nitrates exportés (90 à 350 kg NO 3/ha/an) est élevé, mais typique des zones agricoles, avec une forte contamination historique des eaux souterraines, mais aussi des eaux plus superficielles et récentes après les applications d’engrais azotés. Le flux de carbone inorganique particulaire et le flux de dégazage de CO2 ne sont pas quantifiables avec le jeu de données. La variabilité spatiale des flux d’eau et de matière se manifeste dans les têtes de bassins versants (moins de 25 km²), en lien avec l’occupation des sols et la géologie, qui contrôlent les contributions respectives des eaux de surface et souterraines, en termes de débit d’eau et de qualité. Plus à l’aval, les processus et les flux ont tendance à s’homogénéiser.