Using repeated measurements of ¹³⁷Cs and modelling to identify spatial patterns of tillage and water erosion within potato production in Atlantic Canada

Au Canada, le risque d’érosion du sol est habituellement plus élevé dans les régions où la culture et le travail du sol sont intensifs et où le paysage est très propice à l’érosion, comme dans les régions productrices de pommes de terre (Solanum tuberosum L.) du Canada atlantique. Cependant, on n’a jamais étudié les effets combinés du travail du sol et de l’érosion hydrique dans des régions où la culture de la pomme de terre est prédominante. L’objectif de notre étude était donc d’estimer et de modéliser les contributions relatives du travail du sol et de l’érosion hydrique au Nouveau-Brunswick, dans l’est du Canada, à l’aide des retombées du radionucléide césium 137 (¹³⁷Cs) et de deux modèles établis : i) le volet érosion hydrique du modèle WaTEM (Water and Tillage Erosion Model) et ii) le modèle TillEM (Tillage Erosion Model). Des échantillons de sol ont été prélevés à différentes profondeurs dans un site repère d’Agriculture et Agroalimentaire Canada (20NB) situé près de Grand-Sault, au Nouveau-Brunswick. Le site 20NB a une superficie de 4,3 ha. On y cultive des pommes de terre selon une pratique traditionnelle, c’est à dire dans le sens de la pente (inclinaisons de 2 % à 17 %). Nous y avons prélevé des échantillons de sol à l’automne 2005 et les avons analysés afin d’établir leur teneur en ¹³⁷Cs. Nous avons comparé les mesures de ¹³⁷Cs obtenues à celles provenant d’un site témoin situé à proximité et aux mesures qui avaient été prises dans le site en 1990. À l’aide de la méthode d’échantillonnage répété, nous avons estimé qu’entre 1990 et 2005, le taux moyen de perte de sol du site 20NB s’était établi à 13,6 Mg ha⁻¹ an⁻¹ . Nous avons également estimé que pour environ la moitié de la superficie étudiée, les pertes de sol étaient supérieures au taux maximal de perte de sol tolérable, établi à 6 Mg ha⁻ ¹ an⁻ ¹ , et dépassaient même 25 Mg ha⁻¹ an⁻¹ à certains endroits. Selon ces résultats, il semble que les pertes de sol annuelles mesurées durant l’étude ne sont pas viables et que la redistribution du sol dans le paysage due aux processus d’érosion est facilement vérifiable sur de courtes périodes. Dans l’ensemble, nous n’avons pas pu établir de relations solides entre les profils de redistribution du ¹³⁷Cs et d’érosion estimative du sol durant la période visée par l’étude, d’une part, et les taux d’érosion prévus par les modèles WaTEM ou TillEM, d’autre part. Nous avons donc utilisé un nouveau modèle, DirTillEM (Directional Tillage Erosion Model), pour rendre compte de l’effet apparent de la direction du travail du sol, du transport latéral de terre et des limites du champ sur la redistribution du sol dans le site. Les relations entre les profils de redistribution du ¹³⁷Cs et d’érosion estimative du sol et les prévisions du modèle DirTillEM se sont ainsi améliorées par rapport aux prévisions obtenues à l’aide des modèles WaTEM et TillEM. Selon nos résultats, il semble que le travail du sol et l’érosion hydrique (ainsi que leurs interactions) sont des processus importants dans le site 20NB, mais que le déplacement du sol consécutif à son travail a été le processus dominant de redistribution du sol depuis 1990. En conséquence, nous croyons nécessaire de réduire l’érosion attribuable au travail du sol et à l’action de l’eau pour ralentir et finalement stopper la dégradation des pentes où le travail du sol est intensif, au Nouveau-Brunswick. Il est également évident que la direction du travail du sol, le transport latéral de terre et les limites du champ ont été des facteurs importants dans le cadre de notre étude et devraient être inclus dans les futurs travaux de modélisation.