Agriculture du Midwest, drainage agricole et "zones mortes" du Golfe du Mexique

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Avec près de 3 780 km de long et un débit moyen de 18.000 m3/s à son embouchure, le Mississipi est le 3ème plus long fleuve du monde (derrière l’Amazone et le Nil). Le fleuve draine un bassin de plus de 3,2 millions de km2 dont environ 58% sont occupés par des cultures agricoles. En moyenne, le fleuve déverse chaque année 1,57 millions de tonnes d’azote (environ 0,95 millions de tonnes de nitrates et 0,58 millions de tonnes d’azote organique) dans le Golfe du Mexique. Derrière ce constat, ce sont les systèmes de drainage agricole des terres arables de la région supérieure du Mississippi (depuis le sud-ouest du Minnesota en passant par l’Iowa, l’Illinois, l’Indiana et l’Ohio) qui seraient les principaux responsables des fortes teneurs en azote des eaux de ruissellement qui se déversent dans le Golfe du Mexique. Cette pollution proviendrait des champs de maïs fertilisés et drainés des plaines céréalières du Midwest. Cette étude a été réalisée par des chercheurs de Cornell University et de l’University of Illinois à Urbana-Champaign et publiée dans le Journal of Environmental Quality.

Ces fortes teneurs en azote ont été identifiées comme la principale cause des zones mortes du Golfe du Mexique. Elles entraînent à la fois un accroissement de la biomasse algale et leur floraison. Ces algues sont des dinoflagellés appartenant par exemple aux genres Alexandrium ou Karenia. Celles-ci vont épuiser la teneur en oxygène de l’eau et en conséquence asphyxier d’autres formes de vie ; et ce sur plusieurs milliers de km2 chaque été.

Le drainage agricole a grandement augmenté les surfaces cultivables, même dans les zones marécageuses, depuis le début du 19ème siècle. Ces systèmes consistent en des conduites perforées enterrées, permettant le drainage du sol dans des canaux. Selon la présente étude, lorsque de tels champs sont fertilisés, de plus fortes teneurs en azote se retrouvent dans les eaux de ruissellement du bassin versant du Mississipi.

L’étude, financée par la National Science Foundation (NSF), a été réalisée par Mark David, biogéochimiste à l’University of Illinois à Urbana-Champaign (UIUC), auteur principal, Gregory McIsaac de UIUC et Laurie Drinkwater de Cornell University. Selon cette dernière, il reste à déterminer, avec plus de précision, le nombre de systèmes de ce genre installés et leurs localisations. Ceci permettrait d’envisager des mesures réglementaires dans le but d’inverser le phénomène d’hypoxie qui sévit dans le Golfe du Mexique.

Afin d’estimer les apports et rejets d’azote, les chercheurs ont mis en place une base de données regroupant des enregistrements s’échelonnant de 1977 à 2006 pour 1 768 comtés du bassin du Mississipi. Les différents paramètres étudiés concernaient les cultures agricoles (dont le maïs et le soja), le bétail, le fumier, les apports de fertilisant, les dépôts atmosphériques d’azote et la population humaine. La base de données comprenait également des informations relatives aux concentrations en nitrate et leurs écoulements dans les cours d’eau de 153 bassins versants, dont les données étaient disponibles pour la même période de temps.

Ces données ont été analysées par un modèle informatique développé permettant d’analyser les écoulements en nitrate pour chaque comté du bassin du Mississipi. Les résultats ont révélé que la source de pollution provenait essentiellement de la région supérieure du bassin du Mississipi ainsi que des zones du sud-est du Missouri et du nord-est de l’Arkansas.

L’azote atmosphérique et le fumier animal, en revanche, ne joueraient pas un rôle significatif dans les rendements en azote déversés dans le Mississipi. Cependant, les eaux usées humaines pourraient également contribuer à l’apport de faibles quantités d’azote.

Pour réduire de telles charges dans les eaux de ruissellement, les solutions, proposées dans la présente étude, incluent d’une part, l’installation de terres marécageuses dans des zones où sont situés les systèmes de drainage agricole afin de filtrer l’eau et d’autre part, l’optimisation de la période de fertilisation des sols. De plus, il est avéré que de l’azote est perdu entre les périodes de cultures de plantes commerciales, lorsque les sols agricoles sont au repos. Une solution possible pourrait alors consister en la plantation de cultures de recouvrement et la diversification des rotations des cultures, ce qui pourrait significativement réduire les pertes d’azote dans les eaux de ruissellement. D’après une étude réalisée en 2006 par le groupe de recherche de Drinkwater, les cultures de recouvrement pourraient réduire de près de 70% le lessivage de l’azote des sols.

Avec un bassin drainant 40% de la superficie totale des Etats-Unis et représentant l’une des principales régions d’agriculture intensive mondiale, les eaux du Mississipi semblent être le principal véhicule des pollutions azotées bouleversant l’écosystème du Golfe du Mexique.

Le thème de l’eau et de l’agriculture dans un contexte de changement climatique apparaît comme une problématique internationale mobilisant de nombreux chercheurs. La preuve en a été faite avec près de 15 propositions de projets qui ont émergé à l’issue du colloque franco-américain, co-organisé par la Mission pour la Science et la Technologie de Chicago, intitulé "Developing Partnerships for Sustainable Water management and Agriculture in the context of climate and global change". Cet événement s’est tenu les 11 et 12 mai 2010 à Purdue University, IN et Mark David, principal auteur de la présente publication, y a présenté ses travaux.

Source :


- Study : Midwest farm drainage systems partly to blame for Gulf of Mexico dead zones - Cornell University Chronicle Online - 23/11/2010 - http://www.news.cornell.edu/stories/Nov10/DeadZones.html
- Nitrogen in the Mississippi Basin-Estimating Sources and Predicting Flux to the Gulf of Mexico - Kansas Water Science Center - décembre 2000 - http://ks.water.usgs.gov/pubs/fact-sheets/fs.135-00.html

Pour en savoir plus, contacts :


- Mark B. David, Laurie E. Drinkwater et Gregory F. McIsaac - Sources of Nitrate Yields in the Mississippi River Basin - Journal of Environmental Quality (Reçu le 17/03/2010)- Vol. 39 No. 5, p. 1657-1667- doi : 10.2134/jeq2010.0115 - https://www.crops.org/publications/jeq/abstracts/39/5/1657
- Developing Partnerships for Sustainable Water management and Agriculture in the context of climate and global change - bulletin du programme - http://www.france-science.org/IMG/pdf/Maq-Symposium-V4.pdf
Code brève
ADIT : 65397

Rédacteur :

Magali Muller, deputy-agro.mst@consulfrance-chicago.org ; Adèle Martial, attache-agro.mst@consulfrance-chicago.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….