Résumé "Heft 12"

Freiburg im Breisgau 1983

ISSN 0344-2691

LE MOUVEMENT DES ELEMENTS DANS UNE "PARARENDZINE" IRRIGUEE DANS LA VALLEE MERIDIONALE DE L'HAUTE RHIN EN CONSIDERATION SPECIAL DES METAUX LOURDS

L'inondation sur de grandes surfaces des anciennes prairies a été étudiée en relation avec des mesures prévues de protection des hautes eaux de la plaine supérieure du Rhin. Il s'agit le plus souvent des pararendzinés à deux couches. Le but de cette étude était d'en enregistrer les effets.
Un modèle d'expérimentation fut réalisé dans la nature avec les mesures de l'eau du sol et le circuit des éléments nutritifs (Na, K, Mg, Ca, Al, Cr, MB, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb, P et Cl). De plus la croissance et l'état nutritif d'un essai de pins furent examinés. Un autre point sur lequel nos efforts ont porté était d'optimiser les méthodes employées et le contrôle statistique de l'essai et des résultats obtenus.
L'irrigation se poursuivit pendent 19 mois avec des quantités hebdomadaires de 60 mm, ce qui correspond environ a cinq fois la pluviométrie annuelle moyenne. Pour percevoir l'influence de la qualité de l'eau sur le circuit des éléments nutritifs et la croissance de la forêt, deux parcelles étaient irriguées chaque fois avec de l'eau de la nappe phréatique et de l'eau provenant du Rhin. Pour comparer, quatre parce 11 es-témoins furent constituées .
Pour connaitre la situation initiale des analyses du sol et des aiguilles étaient faites avant d'irriguer. On détermina entre autres le contenu total des éléments nutritifs dans les éléments grossiers, la terre fine, le sable, le limon et l'argile. Pour déterminer les éléments carbonates, les parts solubles en HCl des éléments grossiers et de la terre fine étaient analysés en plus.
Conditionné par la teneur en carbonate, le calcium est l'élément dominant dans le sol. Les teneurs en métaux lourds restent dans les normes, comparativement à des sols très peu chargés. La dispersion verticale de P, Zn, Cd et Pb est semblable à celle de la matière organique.
La diffusion des carbonates dans les fractions des constituants d'origine siliceuse permet d'affirmer un enrichissement secondaire de calcaire dans la couche couvrantre du sol.
Les parts extractibles en HC1 s'élèvent pour Ca, Mg, Mn, Cd et Cu a plus de 50 % du contenu total. Pour Al, Fe, Cr et N, les valeurs comparées sont inférieures à 2 %.
La variabilitê de l'ensemble des éléments et des parts solubles dans HC1 était haute. Les coefficients de variation atteignaient selon l'élément et l'horizon jusqu'à 74 %. Pour aucun des éléments, même avec un échantillon de n=8, il n était possible, après l'arrêt de l'irrigation, de déterminer par une mesure de contrôle les modifications des réserves du sol dues à l'irrigation.
Pour connaître la transposition des éléments, la concentration dans les précipitations naturelles, dans l'eau d'irrigation et de décantation  était déterminée. L'eau de décantation était obtenue par des lysimëtres sous faible pression faits en céramique Al203.
Les concentrations d'éléments dans les précipitations naturelles se situent dans le même ordre de grandeur que dans la Forêt Noire méridionale et le Solling (sauf Cu et Zn).
Les concentrations dans la nappe phréatique avoisinnent celles de l'eau du Rhin. Le P seul est trouvé en quantité relativement importante dans l'eau du Rhin. Les concentrations de métaux lourds sont légèrement plus élevées que dans la nappe phréatique, mais en aucun cas elles n'atteignent les normes limites de l'eau potable. Elles sont dans la plupart  des cas de plusieurs puissances inférieures. Les éléments dominants sont Ca, Na, Mg, K et Cl.
Les concentrations dans l'eau de décantation correspondent à l'ordre de grandeur de l'eau d'irrigation.
Des différences significatives de concentration entre l'eau du Rhin et la nappe phréatique n'ont pas été constatées.
Conditionnés par la haute perméabilité du substrat, les changements de concentrations par infiltration dans le sol sont rarement supérieurs au tiers de la concentration initiale.
Les concentrations dans l'eau de décantation ne sont pas déterminées par l'êqulibre de la solution de carbonates peu solubles, d'hydroxides ou d'hydroxicarbonates. Les équilibres de concentration thermodynamique varient beaucoup, au maximum jusqu'à huit puissances de la concentration moyenne mesurée. Surtout dans les macroporosi tes du sol le système so.l-eau diffère beaucoup de l'équilibre thermo-dynamique.
Par l'irrigation, le lessivage de Na, K, Mg, Ca dans le sol augmente de 10 à 100 fois comparé au lessivage du aux précipita-ti ons naturel 1 es.
L ' entrainement des métaux lourds se différencie peu des observations de la Forêt Noire méridionale, Mais avant tout il est nettement plus bas pour Cu et Zn.
Même avec l'irrigation intensive de l'eau du Rhin, l'apport des métaux lourds avec les précipitations est la composante  essentielle pour Cd, et même la composante principale de l'apport total .
Le calcul des éléments dans l'eau de décantation se faisait sur la base d'un bilan hydrique climatique. L'irrigation menait, en comparaison avec les parcel1 es-têmoins à un accroissement important de la partie lessivée.
Le calcul du bilan des éléments montre clairement pour Na, K, Mg . Ca et Cu des changements négatifs pour les réserves, ce qui indique la mobilisation des réserves du sol. A l'exception de
Ni, tous les bilans pour les métaux lourds sont positifs. C'est pourquoi il faut compter avec l'effet filtrant du sol pour ces éléments. Le degré de l'effet filtrant varie avec l'irrigation entre 10 et 30 %. Pour les parcelles-témoins, les degrés de l'effet filtrant vont jusqu'à 80 %.
Les plantations de pins réagissent a l'irrigation par une sensible augmentation du rendement. Les analyses de aiguilles nemontrent en aucun cas de différences significatives de teneur entre les parcelles irriguées et les parce!1 es-témoins.
Ces résultats font comprendu  que l'inondation prévue des for§ts de la vallée du Rhin n'amène pas à une dépréciation de la qualité de la nappe phréatique quant aux éléments analysés. Avec un apport d'eau optimal, on peut sensiblement augmenter la production du bois. De plus, l'utilisation de l'effet filtrant du sol contribue à l'assainissement de l'eau du Rhin, même faible.
Le degré d'erreur montre que l'analyse des oligoéléments des échantillon de la terre et de l'eau à partir de terre carbonique est un problème, même aujourd'hui. Un affinement de la méthode analytique est nécessaire, surtout pour Cd et partiellement aussi pour Ni et Cr. Pour les autres éléments, la variabilité de l'emplacement déparse largement les erreurs d'analyse et la précision atteintre est suffisante.
La céramique Al203, prévue pour obtenir de l'eau de décantation n'est pas capable d'enregistrer des concentrations. Des pourcentages considérables du lessivage sont fixés par des processes d'absorption sur les filtres lysimétriques. Une considération du bilan des éléments est absolument nécessaire.