Matthew Walker pointe vers un macropore dans lequel l'eau a voyagé pendant l'expérience, laissant ainsi des traces bleues ou des empreintes digitales derrière. La photo a été prise lors de l'excavation d'un profil de sol, trois jours après que de l'eau de teinture bleue ait été aspergée sur ce profil de sol. Crédit :Geneviève Ali
Ajoutez juste assez d'engrais, et les cultures prospèrent. Ajouter trop, et vous pourriez vous retrouver avec des eaux de surface et souterraines contaminées.
L'excès de nutriments provenant des exploitations agricoles peut être transporté vers les réservoirs d'eau souterraine par l'eau commençant à la surface et s'écoulant à travers le sol. Mais l'écoulement de l'eau à travers le sol est un "processus hautement dynamique, " dit Geneviève Ali, chercheur à l'Université du Manitoba. "Cela peut varier d'une année à l'autre, de saison en saison, ou même pluie torrentielle en pluie torrentielle."
Elle peut aussi fluctuer selon le type de sol et même si des ajouts organiques, comme le fumier, sont appliqués.
Ali est l'auteur principal d'une nouvelle étude qui montre que l'eau s'infiltre plus profondément dans l'argile fissurée (sols vertisoliques) lorsque du lisier de porc est appliqué.
L'étude a également montré que même si les infiltrations d'eau s'approfondissaient en présence de fumier, il n'a pas atteint des profondeurs de 39 pouces (100 cm). C'est ainsi que des drains de tuiles profonds, conçus pour éliminer l'excès d'eau souterraine, sont généralement installés dans la région d'étude.
"Cette observation remet en cause des études antérieures, qui a montré que les fissures dans les sols argileux peuvent favoriser le déplacement de l'eau et des contaminants associés de la surface du sol vers les drains souterrains, ", dit Ali. "Notre étude suggère que tous les sols riches en argile ne se comportent pas de la même manière."
Les chercheurs se sont concentrés sur les vertisols car ils sont présents dans de grandes régions d'Amérique du Nord. "Ils sont communs dans les plaines agricoles, où l'excès de nutriments peut être courant en raison de l'agriculture intensive, " dit Ali.
Matthew Walker (à gauche) et Genevieve Ali (à droite) mélangeant un colorant bleu avec de l'eau provenant d'un réservoir à proximité de la ferme avant l'expérience. Crédit :Merrin Macrae
Mais des lacunes subsistent dans les connaissances sur l'écoulement de l'eau du sol dans les vertisols, surtout avec des ajouts organiques.
L'eau peut s'écouler dans le sol de différentes manières. Le « flux matriciel » se produit lorsque l'eau se déplace lentement à travers de minuscules espaces entre les grains de sol. « Flux préférentiel » a lieu lorsque l'eau se déplace relativement rapidement à travers de plus grands canaux, appelés macropores, comme les fissures et les terriers de vers de terre.
"Imaginez un seau de sable avec des pailles en plastique insérées partout, " dit Ali. " Si vous jetiez de l'eau sur ce seau de sable, l'eau traversant les pailles atteindrait le fond en premier."
De la même manière, l'écoulement préférentiel de l'eau à travers les macropores du sol peut transporter rapidement les contaminants de la surface vers les réservoirs d'eau souterraine.
Les macropores sont souvent connectés les uns aux autres. "Ils agissent comme un réseau de tuyaux, et ils peuvent être créés ou exacerbés par les activités humaines, " dit Ali. " Savoir quand et où il y a un écoulement préférentiel et comment gérer les terres dans ces zones est essentiel pour préserver la qualité des eaux souterraines. "
Les sols riches en argile, comme les vertisols, ont tendance à se fissurer, qui crée des macropores. "Cela fait de ces sols des candidats naturels pour étudier l'importance relative de la matrice et des flux préférentiels, " dit Ali.
Cette étude a été menée dans des parcelles de recherche au Manitoba, Canada. Les chercheurs ont ajouté du lisier de porc à une parcelle mais pas à l'autre. Ils ont aspergé d'eau mélangée à du colorant bleu sur les deux parcelles pour déterminer comment l'eau se déplaçait dans le sol.
Au début de l'expérience, un pulvérisateur de pesticides est utilisé pour appliquer de l'eau teintée en bleu sur une parcelle de sol de 39 pouces carrés (1 m sur 1 m). Crédit :Geneviève Ali
Dans la parcelle où le fumier a été appliqué, l'eau a atteint jusqu'à 25 pouces (64 cm) dans le sol. En revanche, l'eau a atteint jusqu'à 18 pouces (45 cm) dans la parcelle où le fumier n'a pas été appliqué. Les deux parcelles ont montré des signes de matrice et d'écoulement d'eau préférentiel.
Les chercheurs ont également découvert que l'eau circulant dans les macropores n'était pas complètement séparée du reste du sol.
"Si vous repensez à l'analogie du seau de sable avec les pailles dedans, les pailles ont un tas de petits petits trous dedans, " dit Ali. " L'eau peut être échangée latéralement entre les macropores et le sol environnant. "
Un échange latéral a été fréquemment signalé pour les macropores plus petits dans les sols forestiers, dit Ali. "Mais c'est moins courant dans les sols agricoles où les fissures ont tendance à être plus grandes."
Cette étude a porté sur un seul site, Ali dit donc que des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que des généralisations puissent être faites.
Ali étudie également le rôle des fissures du sol au printemps (créées par le gel et le dégel du sol plusieurs fois) par rapport au rôle des fissures en été (créées lorsque les sols deviennent particulièrement secs).
