Ecole Doctorale « Sciences de la Matière » N° 254
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Ecole Doctorale « Sciences de la Matière » N° 254 ALLOCATION MINISTERIELLE 2009 Unité de recherche : UMR SAS, UMR 1069, INRA Agrocampus Ouest Directeur de laboratoire : C. Gascuel-Odoux 2 sujets de thèse proposés Directeur de thèse : Merot Philippe Les nom, prénom et courriel du directeur de thèse - Rubrique obligatoire - Merot Philippe. [email protected] Chantal Gascuel-Odoux. [email protected] Argumentaire scientifique présentant les enjeux de la thèse - Rubrique obligatoire, limitée à 2000 caractères Les organismes de recherche se sont dotés d’observatoires de recherche en environnement, qui disposent maintenant de longues de données hydrologiques et hydrochimiques. Ces données ont été surtout regardées au filtre des changements d’usage des sols. Ainsi dans l’ORE Agrhys est étudié le temps de réponse de la qualité des eaux aux changements des systèmes agricoles. L’analyse s’est également focalisée par le passé sur l’analyse des tendances. Nous proposons d’analyser les données sous trois angles nouveaux. 1) regarder ces variations sur le plan des changements climatiques et de nous focaliser sur les évènements extrêmes, qu’ils se situent à l’échelle de la crue ou de la saison. 2) analyser les données de deux dispositifs, celui de l’ORE Agrhys (AgroHydroSystème, bassins versants de quelques km²) et de celui de l’ORE PFC (Petits Fleuves Côtiers, bassins versants de quelques dizaines de km²). Ces deux échelles intègrent respectivement des processus latéraux de transfert dans le versant, et des processus longitudinaux alluviaux ou in-stream. 3) analyser des variables ayant des impacts forts sur l’écosystème dans le cadre de la DCE. Ces variables sont d’une part, les débits, et donc la hauteur de la colonne d’eau dans le cours d’eau et l’extension spatiale du réseau hydrographique, les matières en suspensions et les températures, ce premier jeu de variable ayant un rôle majeur sur la qualité des habitats dans l’écosystème aquatique. Ces variables sont d’autre part, l’ensemble des solutés majeurs (COD, PO4, NO3,…), ce second jeu de variable déterminant le statut trophique de l’écosystème. Ce travail comportera la mise au point de méthodes d'analyse de la sensibilité d'un hydrosystème à la variabilité climatique, à partir de l'analyse des données hautes fréquences de ces deux observatoires. Nous aborderons ce travail par des méthodes directes d’analyse des données (analyses statistiques de collections de crues, analyse spectrale, traitement du signal,…) et des méthodes indirectes (modélisation des débits et des concentrations) pour lequel notre unité a un savori faire reconnu, pour déterminer l’impact de la variabilité climatique sur la variabilité hydrologique et hydrochimique. Nous attendons de ce travail une vision d’ensemble de l’impact de la variabilité du climat sur la ressource en eau dans les agro-hydrosystèmes, dépassant des analyses souvent focalisées sur un élément chimique donné. Ce travail associera les écologues, pour nous focaliser sur les variables fonctionnelles de l’écosystème aquatique (JL Baglinière et D. Azam, JM Roussel, UMR ESE), des informaticiens spécialistes de l’analyse qualitative des signaux (MO Cordier). Les programmes en jeu sont l’ORE Agrhys, l’ORE PFC, le Programme PSDR Climaster 20092011 (Changements climatiques, systèmes agricoles, ressources en eau) Directeur de thèse : Chantal Gascuel-Odoux, Catherine Grimaldi Les nom, prénom et courriel du directeur de thèse – Chantal Gascuel-Odoux. [email protected] Catherine Grimaldi. [email protected] Intitulé du sujet de thèse Origine et dynamique du phosphore des eaux de surface dans les bassins versants agricoles Unité de recherche UMR Sol Agro et hydrosystème Spatialisation, UMR 1069, INRA Agrocampus Ouest Résumé du projet de la thèse Le projet de thèse est d’identifier les sources et les voies de transfert du phosphore dans des petits bassins versants en relation avec les processus de transferts de l’eau (conditions hydrologiques) et des matières en suspension MES (érosion des versants, des berges et remise en suspension), dans des contextes de sols à forte teneur en phosphore. Dans beaucoup de contextes, la phase particulaire du phosphore domine. L’étude des transferts et la maîtrise du phosphore se restreint à celle de l’érosion, aux échanges entre l’eau de ruissellement et les particules érodées, à la biodisponibilité du phosphore des sols. Dans les transferts de phosphore sous forme dissoute sont importants à considérer. Ses sources sont multiples : flux sortant directement des exploitations d’élevage ; flux issus des sols dans certaines conditions hydrologiques et hydrochimiques, soit de manière diffuse dans le paysage, soit à partir de certaines zones d’accumulation du phosphore ; sédiments ou productions primaires internes au cours d’eau. La thèse comportera trois volets : - Identifier les sources de P particulaire dans le cours d’eau en identifiant les sources des MES associées (analyse de la relation (MES) – débit) et en comparant les caractéristiques de ces MES (organiques, taille des particules, nature minéralogique) aux sources potentielles sur le bassin versant. - Analyser la relation entre les flux d’eau, de MES et de phosphore particulaire et dissous, afin de confirmer l’importance des flux de P dissous dans les bassins à fortes teneurs en P des sols, d’identifier ses sources spatiales et les conditions de sa production et de son transfert. - Poser les bases d’une modélisation des flux à l’échelle des paysages cultivés (quelques km²), en s’appuyant notamment sur les modèles développés à l’UMR SAS (TNT, SACADEAU, …). Ce travail reposera sur la comparaison de deux bassins versants, l’un dans l’ORE Agrhys (http://www.inra.fr/ore_agrhys), l’autre dans l’ORE Petits Fleuves Côtiers (http://www.inra.fr/ore_pfc), qui présentent des environnements contrastés de point de vue de leur agriculture, de la structure des paysages et de l’intensification agricole, tout en ayant des fonctionnements hydrologiques proches.
