Les petites zones humides peuvent avoir de grands impacts

Les cultures ont besoin de nutriments comme l’azote et le phosphore pour pousser et prospérer. Cependant, les nutriments en excès provenant des fermes peuvent se déverser dans les ruisseaux et les rivières, et même se retrouver dans les océans. Le surplus de nutriments peut causer des dommages importants aux écosystèmes aquatiques ; mais les petites zones humides peuvent être d’une aide considérable pour réduire ou prévenir ces dommages.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont montré que les zones humides construites à côté des terres agricoles peuvent réduire considérablement la quantité de nutriments en excès atteignant les environnements aquatiques.

L’étude vient d’être publiée dans le Journal de la qualité de l’environnementune publication de l’American Society of Agronomy, de la Crop Science Society of America et de la Soil Science Society of America.

« Même de très petites zones humides peuvent être efficaces », déclare Maria Lemke, chercheuse principale de l’étude à The Nature Conservancy.

L’étude a été menée sur 12 ans dans une ferme de 272 acres dans le comté de McLean, dans le centre de l’Illinois. De nombreuses fermes de cette partie des États-Unis utilisent des systèmes de drainage souterrain, un réseau de conduites souterraines interconnectées qui drainent l’eau des fermes.

« Nos résultats montrent que les zones humides artificielles peuvent être très efficaces pour réduire les pertes excessives d’azote des systèmes de tuiles agricoles », déclare Lemke. « Nous montrons également que ces zones humides peuvent capter efficacement le phosphore dissous. »

Lemke et ses collègues ont montré que des zones humides aussi petites que 3% de la surface carrelée qui s’y drainent peuvent être efficaces. Ces zones humides captent les nutriments en excès qui s’écoulent des terres agricoles environnantes. Cela signifie que moins de nutriments se retrouvent dans les ruisseaux et les rivières, et finalement, dans l’océan.

L’azote et le phosphore sont des nutriments vitaux pour toute vie sur Terre. Ces éléments font partie des éléments constitutifs essentiels de la vie, notamment l’ADN et les protéines. Mais lorsque trop d’azote et de phosphore pénètrent dans les systèmes aquatiques, ils peuvent alimenter une croissance massive d’organismes comme les algues ou les cyanobactéries qui réduisent finalement une grande partie de l’oxygène dans les systèmes marins. Cela peut forcer d’autres organismes, comme les poissons ou les crevettes, à s’éloigner ou même à mourir, créant des « zones mortes ».

Les pertes de nutriments dans l’environnement peuvent provenir de nombreuses sources différentes. Dans le Midwest agricole, les nutriments en excès s’écoulent dans le système du fleuve Mississippi. Ces nutriments voyagent à travers le système fluvial et finissent par se retrouver dans le golfe du Mexique, qui est le site de la deuxième plus grande « zone morte » au monde.

Les zones humides artificielles peuvent être une pratique de conservation utile qui atténue l’exportation de nutriments des fermes vers les écosystèmes aquatiques. Le ruissellement d’azote qui pénètre dans les zones humides se présente sous la forme de composés dissous appelés nitrates. Les microbes des zones humides peuvent utiliser ces nitrates dissous comme sources d’énergie.

Ces microbes transforment les nitrates en azote gazeux inoffensif, qui est rejeté dans l’atmosphère. La conversion du nitrate dissous en azote gazeux entraîne une diminution de la quantité d’azote sortant des zones humides vers les écosystèmes aquatiques. « Les zones humides fournissent les habitats parfaits pour que les microbes effectuent ce processus », explique Lemke.

L’élimination du phosphore du drainage de la ferme est un processus plus complexe. La chimie du sol et la teneur en argile jouent un rôle important dans l’élimination du phosphore dissous. « Il est important d’analyser les sols sur les sites potentiels de zones humides pour caractériser leur capacité de rétention à long terme du phosphore », explique Lemke.

Même les plus petites zones humides ont réduit de 15 à 38 % les pertes d’azote des tuiles agricoles. Au fur et à mesure que l’eau de drainage se déplaçait à travers une série de zones humides connectées, la perte d’azote a augmenté jusqu’à 57 %.

L’élimination du phosphore était encore plus efficace. Entre 53 et 81 % du phosphore dissous dans l’eau de drainage souterrain de la ferme a été éliminé par le plus petit des milieux humides artificiels.

« Ces zones humides fournissent un service vital en filtrant les polluants et les nutriments en excès », explique Lemke. « Cela protège les approvisionnements locaux en eau potable et réduit les nutriments atteignant les systèmes d’eau douce et marins. »

En plus de capturer les nutriments excédentaires du drainage souterrain de la ferme, ces petites zones humides présentent également d’autres avantages. Ils fournissent un habitat aux plantes et aux animaux aquatiques, y compris les canards résidents et migrateurs, les hérons, les loutres, les tortues, les grenouilles, les rats musqués, les libellules et de nombreuses autres espèces.

« C’est assez incroyable de se tenir au bord d’un champ de maïs et d’entendre une cacophonie de grenouilles faux-grillon ou de regarder un troupeau de sarcelles à ailes bleues décoller d’une zone humide construite à proximité », explique Lemke.

Lemke et ses collègues explorent actuellement les effets de la combinaison de cultures de couverture d’hiver avec des zones humides artificielles.

« L’idée est que si nous combinons des pratiques sur le terrain avec des zones humides en bordure de champ, nous pourrons peut-être réduire davantage la taille des zones humides nécessaires pour les réductions de nutriments souhaitées », déclare Lemke.