Objectif des bandes enherbées : la protection des eaux

par Alexandre Le bec

Pour préserver la qualité de l’eau, le ministère de l’Agriculture a choisi d’imposer le long des cours d’eau, et ce dès 2005, des bandes enherbées jouant un rôle de filtre en piégeant les produits phytosanitaires et azotés.
Les bandes enherbées sont des aménagements très simples, mais très efficaces pour lutter contre le ruissellement. Mais cela n'est pas leur unique avantage. En effet, outre la limite du ruissellement et donc la lutte contre l'érosion, les bandes enherbées sont également un moyen de lutte contre les pollutions diffuses et un espace propice pour la faune et la flore.

1.Comment fonctionne la réglementation :

Tout d’abord, tout le monde n’est pas concerné par cette mesure, seuls les exploitants ayant l’obligation de gel sont concernés par cette mesure.
Le calcul de la surface en bande enherbée est réalisé à partir des données de la déclaration PAC de l’année en cours. Le pourcentage de surface à réaliser est de 3% qui s’applique à la surface aidée en céréales, oléoprotéagineux, lin, chanvre et gel (dont bandes enherbées).
Le couvert environnemental doit être positionné en priorité le long des cours d’eau traversant l’exploitation. Les cours d’eau sont ceux définis en traits plein ou en traits pointillés de couleur bleue sur les cartes IGN au 1/25 000ème les plus récentes.
Si les 3% ne sont pas atteints après la prise en compte des cours d’eau, il faudra prévoir une zone d’enherbement sur des zones pertinentes :
- Rupture de pente
- Zone d’alimentation captage
- Zone de ruissellement

On peut encore implanter les bandes enherbées le long d’éléments fixe du paysage :
- Haies
- Bosquets
- Mares
- Fossés…

Mais aussi des parcelles entières, des surfaces déjà en herbe, pourront être alors intégrées. Sans oublier, le gel industriel dont les surfaces peuvent être retenues dans le décompte des 3% après avoir retenu les surfaces d’enherbement des cours d’eau.

Les bandes enherbées placées le long des cours d’eau doivent avoir une largeur minimum de 5 mètres, une largeur maximale de 10 mètres (si pas d’arrêté préfectoral) et une surface minimale de 5 ares pour être retenues dans les 3% (précisions : les bois et les chemins le long des cours d’eau n’entrent pas dans le décompte des 3%). Hors des cours d’eau, les bandes enherbées doivent avoir une largeur minimum de 5 mètres et une surface minimum de 5 ares, sans contrainte de largeur maximale (possibilité d’aller au-delà de 10 mètres).

En ce qui concerne les chemins et haies en bordures de cours d’eau :
- Si tout ou partie des cours d'eau est bordés de surfaces boisées et/ou d'un chemin de plus de 5 m de large, l'exploitant n'a pas l'obligation de border les berges correspondantes.
- Si tout ou partie des cours d'eau est bordés de surfaces boisées et/ou d'un chemin de moins de 5 m, ces éléments sont déduits de la largeur minimale de bande enherbée à respecter

Exemple 1 : Si un chemin et/ou une haie, fait 5 m de large ou plus, l'exploitant n'a pas l'obligation d'implanter une bande enherbée le long de ce chemin.

Exemple 2 : Si une haie le long d'un cours d'eau fait 3 m de large, l'exploitant doit implanter une bande enherbée d'au minimum 2 m.

A noter : les parcelles de moins de 5 mètres de large et de moins de 5 ares, ne pourront en aucun cas être déclarées en gel dans la déclaration de surfaces PAC.

2.Des intérêts environnementaux indiscutables :

2.1- Leurs modes d'action

Les expérimentations mettent en évidence quatre types d'action des dispositifs enherbés :
Sédimentation et filtration
Le ralentissement de l'écoulement provoqué par la forte rugosité hydraulique de l'herbe entraîne la sédimentation des particules solides. Les particules les plus grossières sont piégées les premières. Les plus fines, plus chargées en polluants adsorbés, sont retenues si le dispositif a une dimension suffisante. L'efficacité de la filtration dépend de nombreux facteurs : en particulier du débit du ruissellement, ainsi que de la pente et des caractéristiques propres de la surface en herbe.
Rétention des substances sur la surface enherbée
La pellicule de surface riche en humus et les débris végétaux ont une aptitude certaine mais difficilement quantifiable à fixer les substances. Cette zone de contact joue, vis à vis du ruissellement, un rôle physico-chimique analogue à celui de la traversée d'une couche de sol dans le cas de l'infiltration. La capacité des bandes enherbées à réduire la concentration des produits en solution trouve probablement son explication dans ce phénomène.
Infiltration
Une part du ruissellement s'infiltre, car une surface en herbe a, en règle générale, une perméabilité supérieure à celle d'un sol travaillé. Toutefois, cette capacité d'infiltration peut être réduite par le tassement (piétinement par les animaux) ou par la saturation en eau (prairies hydromorphes). Cette infiltration entraîne les substances transportées par le ruissellement sous forme de molécules en solution. La zone racinaire sous une surface enherbée de plus d'un an est un milieu particulièrement bien structuré sans micro-fissures. Ceci favorise la rétention puis la dégradation des substances présentes à ce niveau et limite ainsi leur transfert vers les eaux profondes.
Dégradation
La couche superficielle du sol contenant les racines de couvert herbacé et de la matière organique plus ou moins évoluée constitue un milieu aérobie favorable à l'activité biologique. Ces conditions permettent une dégradation des résidus de produits phytosanitaires selon des voies et avec des vitesses similaires à celles observées dans la parcelle. Le pouvoir épurateur du dispositif enherbé et les faibles quantités de résidus interceptés en comparaison de celles appliquées sur la parcelle permette d'estimer que le risque d'accumulation à long terme n'est pas significatif.


2.2-Les conséquences directes sur l'érosion et les pollutions diffuses

Bords de champs et érosion
Sous l'action de l'eau et du vent, des particules de terre et de matière organique se déplacent, emportées d'une parcelle à l'autre ou transférées vers le bas des pentes et des cours d'eau, engendrant des pertes de matière parfois considérables. Lorsque le bord des parcelles cultivées est constitué, il agit comme un frein à la fuite des éléments depuis les parcelles et ceci grâce aux deux phénomènes vus précédemment : la sédimentation et l'infiltration.
Bords de champs et pollutions diffuses
Lors de pluies suffisamment fortes, l'eau qui ruisselle sur le champ entraîne des particules terreuses et des substances diverses, en particulier une fraction des fertilisants ou des produits phytosanitaires appliqués. En suivant un écoulement naturel, les eaux de pluie vont rejoindre les réserves en eau, superficielles ou souterraines. Les matières polluantes peuvent en faire de même si elles ne sont pas dégradées dans le milieu, fortement fixées ou adsorbées par les végétaux au cours de leur transfert. La combinaison des quatre phénomènes d'action des bords de champs va contribuer à l'épuration des eaux de ruissellement et donc limiter la pollution diffuse.
Les bords de champs possèdent également une action indirecte : celle de réduire l'effet des dérives de pulvérisation. Leur implantation en bord de rivière ou de plan d'eau assure, en éloignant les cultures de la rive, une protection contre l'entraînement par le vent de gouttelettes de pulvérisation.

2.3-Autres répercussions sur l'environnement

Bords de champs et flore
Les bords de champs représentent un espace sur lequel la flore naturelle se développe en fonction du potentiel semencier du sol et de la fertilité du milieu. Confronté à l'infestation régulière des adventices dans ses cultures, l'agriculteur considère avec méfiance cet enherbement au sein duquel se trouve nombre d'espèces contre lesquelles il doit lutter et dont il redoute l'envahissement à partir de bords de champs. La flore des bords de champs constitue donc un risque potentiel pour les cultures voisines. Cependant elle présente aussi des aspects bénéfiques : c'est une source directe de nourriture pour le gibier, c'est un espace privilégié pour la formation des couples et la nidification, c'est aussi un abri de choix pour les espèces proies qui se protègent ainsi de leurs prédateurs. Enfin, la flore composite des bords de champs contribue à la biodiversité.
Bords de champs et faune
Tout d'abord, les bords de champs peuvent être conçus comme une réserve de lombriciens. Ceux-ci tiennent un rôle important aussi bien du point de vue environnemental que du point de vue agricole. Les vers de terre améliorent la porosité des sols, favorisant la circulation de l'air et de l'eau. Par l'incorporation de la litière au sol et la formation d'agrégats stables, ils contribuent également à la création de la structure granuleuse du sol. Tout cela agit sur la limitation du ruissellement. L'activité d'enfouissement de la litière favorisant la fertilité du sol, cela a un impact non négligeable sur les rendements agricoles. Enfin, les vers de terre constituent une ressource alimentaire importante pour nombre d'animaux.
Ensuite, les bords de champs constituent un réservoir important d'arthropodes. La plupart de ces espèces ne sont pas préjudiciables aux cultures et, par la connaissance des espèces végétales auxquelles ils sont inféodés, il est possible de maîtriser leurs transferts. L'hébergement de transfert est une propriété largement positive dans l'optique d'une protection raisonnée des cultures. Enfin, ces arthropodes constituent des proies dont l'abondance représente un élément essentiel pour le maintien et le développement des populations d'oiseaux.
Pour finir, l'implantation des bords de champs est une solution efficace pour favoriser le développement du petit gibier. En offrant un couvert protecteur, un espace de nidification, des ressources alimentaires, elle permet de pallier les lacunes qu'engendrent les zones de grandes cultures.

2.4- Les dispositifs enherbés dans le bassin versant

Définition d’un bassin versant :
Il s’agit de la surface d'alimentation d'un cours d'eau ou d'un lac. Le bassin versant se définit comme l'aire de collecte considérée à partir d'un exutoire, limitée par le contour à l'intérieur duquel se rassemblent les eaux précipitées qui s'écoulent en surface et en souterrain vers cette sortie. Aussi dans un bassin versant, il y a continuité : longitudinale, de l'amont vers l'aval (ruisseaux, rivières, fleuves), latérale, des crêtes vers le fond de la vallée, verticale, des eaux superficielles vers des eaux souterraines et vice versa. Les limites sont la ligne de partage des eaux superficielles.
Localisation des dispositifs enherbés dans le bassin versant :
Pour exercer un effet, les dispositifs doivent être placés en position d'intercepter le ruissellement (diffus ou concentré) émis par les parcelles cultivées.
La meilleure solution serait d'implanter les bandes enherbées au milieu des parcelles, mais là, on se heurte à la volonté des agriculteurs pour qui une bande enherbée située au milieu de leur parcelle n'est pas pratique. En effet, cela divise leur parcelle et nécessite certaines précautions à prendre lors des utilisations des machines agricoles pour ne pas abîmer l'aménagement. En général, la solution utilisée est la dernière. On se contente le plus souvent d'aménagements le long des cours d'eau.
La bande de 20m de large est actuellement la seule forme qui permet de recevoir la prime jachère. Mais sur des parcelles agricoles de taille réduite, une telle largeur devient contraignante.

2.5-Étude de l'efficacité de dispositifs enherbés

Introduction
Les transferts de produits phytosanitaires par ruissellement peuvent entraîner la contamination des eaux superficielles, voire souterraines.
Le but recherché lors de la pose de bandes enherbées consiste en une amélioration de la qualité des eaux.
L'objectif des campagnes menées en 1993-94, 1994-95 et 1995-96 par l'Institut Technique des Céréales et des Fourrages , en collaboration avec les Agences de l'Eau, était l'obtention de résultats quantitatifs concernant l'efficacité des bandes enherbées.
Les expériences ont été menées sur trois sites caractérisés par trois milieux pédo-climatiques différents : La Jaillière(44), Plélo(22) et Bignan(56).
Les résultats ont clairement prouvé l'efficacité de ce dispositif : d'après ces études, 62 à 88% des volumes de ruissellement sont absorbés, 84 à 99% des MES transportées par ruissellement sont retenues, et la concentration en produits phytosanitaires est réduite de 71 à 91%. Par ailleurs, l'efficacité des bandes enherbées varie avec leur largeur et elle est déjà très bonne avec des bandes de 6m.

Les dispositifs
Les parcelles ont une superficie de 250m2 (50*5m), hydrauliquement isolées. En aval de celles-ci se situe la bande enherbée de 18m de longueur. La différence entre les dispositifs se situe dans la position du système de collecte du ruissellement (tôle galvanisée) situé à 0, 6, 12 et 18 m en aval des parcelles. Le ruissellement est alors récupéré dans des cuves de stockage.

Études réalisées
Les expériences réalisées sur les trois largeurs de bande disponibles ont permis d'obtenir 22 séries de résultats : 7 sur des parcelles de maïs, 11 sur des parcelles de blé et 4 sur des parcelles de pois. Ont aussi été étudiées les influences du sens de travail du sol et du semis, ainsi que de la période d'application, sur le transfert par ruissellement des herbicides. D'autre part, 20 séries de résultats supplémentaires concernant l'efficacité des bandes de 12m de large ont été obtenues.
Lors de chaque série de mesure, le volume d'eau collectée a été mesuré, et des concentrations en polluants se sont souvent ajoutées à ces résultats. Les polluants concernés sont : l'isoproturon (IPU), le diflufénicanil (DFF), l'atrazine, la dééthyl-atrazine (DEA), la déisopropyl-atrazine (DIA), le lindane, la pendiméthaline, la bentazone, les nitrates et le phosphore soluble.

Résultats

Efficacité des bandes enherbées sur les volumes d'eau ruisselée
On enregistre une grande hétérogénéité des volumes ruisselés, selon les sites et les années d'études. Les coefficients de ruissellements varient approximativement de 0.09 à 1.6% à Plélo, de 0.1 à 4% à La Jaillière et de 0.7 à 6% à Bignan. Il faut noter que la différence de pente entre les parcelles et les bandes enherbées varie selon les sites, que la pluviosité est très différente sur les trois sites, ainsi que les caractéristiques du sol. Selon les épisodes de ruissellement, l'efficacité des différentes largeurs varie de 0 à 100%.

Ces résultats illustrent la capacité des dispositifs enherbés à réduire les flux de ruissellement issus de parcelles agricoles avant qu'ils n'atteignent le réseau hydrologique superficiel. La rugosité homogène de la surface de la bande enherbée ralentit la vitesse du ruissellement et permet son infiltration. Le sol, sous la végétation herbacée, constitue un milieu homogène sans macro-porosité et permet une infiltration lente des volumes interceptés. Une efficacité faible de la bande enherbée traduit l'état de saturation de l'humidité du sol et son incapacité à filtrer le volume collecté.

Efficacité des bandes enherbées sur les matières en suspension
Les bandes enherbées ralentissent et filtrent le ruissellement qu'elles collectent en le débarrassant d'une partie des matières en suspension qu'il véhicule. On a observé une efficacité sur les MES de 72.5 à 98.8% avec des bandes de 6m, de 35.6 à 92.2% avec des bandes de 12m et de 97.3 à 98.9% avec des bandes de 18m. L'efficacité moyenne des différentes largeurs étudiées a été de 86.7, 77.2 et 98.9%.

Efficacité des bandes enherbées sur les concentrations de produits phytosanitaires
Les concentrations ont beaucoup varié en fonction des produits, des séries de mesures, et des sites expérimentaux. Les bandes enherbées réduisent les concentrations en produits phytosanitaires des ruissellements qu'elles interceptent. Quelles que soient les caractéristiques physico-chimiques - solubilité, adsorption - des produits étudiés, les ruissellements transitant par les bandes enherbées voient diminuer leur concentration en herbicides ou insecticides. La filtration et la rétention des matières en suspension par la végétation réduit le transfert de ces produits. Les produits transportés préférentiellement dans la phase soluble du ruissellement sont adsorbés par la matière organique de surface (débris végétaux, résidus de fauche) et la surface du sol de la bande enherbée. Les possibilités d'échange entre les molécules solubilisées et les adsorbants potentiels sont importantes et expliquent cette forme d'efficacité des bandes enherbées. L'efficacité moyenne des bandes enherbées se situe entre 70 et 90% en fonction de la taille de la bande enherbée.

Efficacité des bandes enherbées sur les flux de produits phytosanitaires
Les dispositifs enherbés, étant efficaces sur les volumes ruisselés et sur la concentration en produits phytosanitaires, le sont également au niveau de la limitation des quantités transférées. On observe une efficacité moyenne proche de 90% avec une largeur de 6m de bande enherbée, et avec12 ou 18m de bande enherbée, l'efficacité sur les transferts annuels se situe entre 90 et 100%.

Efficacité des bandes enherbées sur les minéraux : nitrates et phosphore soluble
Les bandes enherbées ne réduisent pas les concentrations en nitrates et en phosphore soluble de la même manière que pour les produits phytosanitaires de solubilité très faible. Ainsi, les efficacités mesurées sur les flux sont très variables d'un épisode de ruissellement à l'autre. Les efficacités les plus irrégulières concernent le phosphore soluble.

Influence du sens de semis

Influence sur les volumes
En 1994-95, la pluviosité a été élevée par rapport à la normale, ce qui a entraîné le débordement de plusieurs cuves, et le sens du semis n'a eu aucune influence sur les volumes ruisselés. Par contre en 1995-96, le semi-perpendiculaire à la pente a réduit de 57.3% les ruissellements issus des parcelles désherbées en hiver, et de 75.9% ceux issus des parcelles désherbées au printemps. En conséquence, il apparaît que le sens de semi-perpendiculaire à la pente permet de réduire les ruissellements lorsque ceux-ci ne sont pas trop importants.

Influence sur les matières en suspension
Le sens du semis a également une influence sur le transfert des matières en suspension : ce transfert diminue pour un semis en travers. L'efficacité de ce type de semis a ainsi réduit de 77.1% les concentrations en MES, et de 77.1% leur flux lors d'un épisode de ruissellement. Cependant, lors d'autres épisodes, parfois, c'est l'autre méthode de semis qui semblait la plus intéressante. On peut en fait considérer que les lignes de culture (blé par exemple) filtrent une partie des matières en suspension comme le font, avec une efficacité supérieure, les lignes de Ray-grass des bandes enherbées.

Influence sur les concentrations et les flux
Les résultats sont très variables en fonction des années : parfois le semis en travers de la pente permet de limiter de manière non négligeable le transfert de matières actives, il apparaît donc que le semis en travers de la pente peut contribuer à renforcer l'efficacité des bandes implantées à l'aval des parcelles cultivées, cependant il est difficile de réellement généraliser ce résultat.


Influence de la période d'application

Influence sur les volumes
La date d'application a naturellement une influence sur les volumes ruisselés susceptibles de transporter des micro-polluants. Sur le total des volumes collectés dans les parcelles témoins, les volumes ruisselés après les applications au stade plein tallage ont été inférieurs de 52.6% aux volumes ruisselés après les applications au stade 3 feuilles du blé.

Influence sur les concentrations et les flux
L'influence de la date d'application sur les transferts de matières actives est globalement nulle ou négative. En effet les concentrations moyennes sont très souvent beaucoup plus élevées après les applications au stade plein tallage qu'après les applications au stade 3 feuilles du blé.

Conclusion

Si l'efficacité des bandes enherbées au niveau du transfert de matières actives n'est pas toujours excellente, son influence sur les volumes ruisselés est indéniable. Certes les mesures effectuées ne permettent pas de quantifier de manière très précise l'action de bandes enherbées installées dans un milieu quelconque, cependant leur effet en ce qui concerne les parcelles ayant fait l'objet de ces expérimentations a été l'absorption de 62 à 88% des volumes de ruissellement reçus en moyenne.