Trend analysis of nutrient concentrations and loads in surface water in an intensively fertilized watershed
Analyse de la tendance d'évolution des concentrations et flux de nutriments sur un bassin versant d'élevage intensif
Résumé
Nutrient concentrations and loads from 1988 to 1997 at the surface-water outlet of a heavily fertilized watershed in the Brittany region, west of France, were analyzed for trends. The 1240-ha watershed in characterized by milk production and an increasing indoor pig and poultry production. A nonparametric statistical analysis performed on mean monthly and mean annual data detected no trend in nitrate and total P concentrations and loads from 1988 to 1997. When comparing data from the same month for each year of the study, a decreasing trend was detected in the November nitrate flow adjusted concentrations, and in the October maximum nitrate flow adjusted concentrations. An increasing trend was detected in the August total P flow adjusted concentrations. No trend was detected in the monthly and annual nitrate and total P loads. A multiple regression analysis showed that the annual nitrate concentration is positively correlated to the annual rainfall and to the percent area of corn (Zean mays L.). A nutrient global mass balance was constructed for 1988, 1991, and 1994 to explain the lack of an increasing trend in nutrient concentrations and loads despite an intensification of the pig production during these years. Results from this analysis showed that farmers have compensated for increased on-farm production of nutrients from animal manure by purchasing less fertilizers ; therefore, the total nutrient budget remained relatively stable.
La tendance d'évolution des flux et concentrations en nutriments a été étudiée à l'exutoire d'un bassin versant breton fortement fertilisé, de 1988 à 1997. Ce bassin, d'une surface de 1240 ha, est caractérisé par une production laitière intensive, et une production hors sols (porcs et volailles) en accroissement. Une analyse statistique non paramétrique, réalisée sur les données mensuelles de concentrations et de flux d'azote et de phosphore n'a détecté aucune tendance d'évolution entre 1988 et 1997. Si l'on compare les données d'un même mois pour toutes les années d'étude, une tendance à la décroissance a été détectée sur le flux de concentration de nitrates du mois de novembre et sur les concentrations maximales en nitrates du mois d'octobre. Une tendance à l'augmentation a été détectée sur le flux de concentration de phosphore total au mois d'août. Aucune tendance n'a été détectée sur les flux mensuels ou annuels de N ni de P. Une analyse par régression multiple a montré que la concentration annuelle en nitrates est corrélée positivement à la pluie annuelle et à la préparation de la surface implantée en maïs. Un bilan de masse des nutriments a été établi pour les années 1988, 1991 et 1994, pour expliquer le manque de tendance à l'augmentation des concentrations et flux de nutriments malgré une intensification de la production porcine sur cette période. Les résultats de cette analyse montrent que les agriculteurs ont compensé l'augmentation de production d'engrais de ferme par une diminution de leurs achats d'engrais minéraux, de ce fait, les bilans de nutriments sont restés relativement stables.