Dynamique des exportations de phosphore et des contrôles hydrobiogéochimiques dans les gradients d’échelle, la topographie et les incidences anthropiques

Copyright 2017 John Wiley & Sons, Ltd. Les tracés de concentrations et rejets (c-Q) sont couramment utilisés comme signal intégré de la réponse des bassins versants pour déterminer les sources de solutés et les voies de circulation. Toutefois, il peut être difficile d’interpréter les données c-Q, à moins que ces données ne soient adaptées à l’aide de modèles statistiques. On a fréquemment recours à des modèles statistiques pour les solutés géogéniques, mais on ne sait pas dans quelle mesure ils pourraient aider à étudier les modèles d’exportation des nutriments, particulièrement pour le phosphore total dissous (PTD), qui est un facteur primordial des problèmes d’eutrophisation vers l’aval. La présente étude avait donc pour but de modéliser statistiquement les relations c-Q (où c représente les concentrations de PTD) dans un ensemble de bassins versants contrastants dans les Grandes Plaines du Nord – bassins dont la taille variait de 0,2 à plus de 1 000 km2 – afin d’évaluer l’effet des propriétés du paysage sur la dynamique du transport du PTD. Six modèles statistiques ont été adaptés aux données c-Q, notamment (a) un modèle linéaire, (b) un modèle supposant que les relations c-Q sont dictées par le mélange des eaux des membres extrêmes de différents endroits du paysage (p. ex. la décomposition des hydrogrammes), (c) un modèle reposant sur une hypothèse biogéochimique de stationnarité (p. ex. la loi de puissance), (d) un modèle supposant que les relations c-Q changent en fonction du temps de contact du soluté sous la surface (p. ex. le modèle hyperbolique), et (e) deux modèles qui supposent que les flux de solutés dépendent principalement des vitesses de réaction (p. ex. les modèles chimiques). Le rendement du modèle allait de médiocre (R2 < 0,2) à très bon (R2 > 0,9), mais le modèle de décomposition des hydrogrammes semblait le plus universel. Aucun bassin versant ne présentait de comportement chimiostatique, mais plusieurs affichaient des signes de dilution ou d’enrichissement. On a observé une tendance à l’ajustement de multimodèles et à un meilleur rendement du modèle pour les bassins versants ayant une pente modérée et une superficie effective plus élevée. Le rendement relativement faible du modèle obtenu en dehors de ces conditions illustre l’importance probable des contrôles des concentrations de PTD dans la région, qui sont indépendants de la dynamique des flux.