Vers une durabilité environnementale et économique en agriculture grâce à la mise en œuvre combinée de pratiques de gestion bénéfiques et de mesures correctives conçues pour minimiser les impacts sur la qualité de l’eau

David Rudolph. professeur, université de Waterloo, 2008 - 2012
Enjeu

La dégradation de la qualité des eaux souterraines résultant de l’utilisation du territoire à des fins agricoles est passée de sujet préoccupant à un enjeu réglementaire majeur à l’échelle de la planète. On a mis l’accent a été mis sur l’excès d’éléments nutritifs et les contaminants microbiens provenant de l’épandage régional d’engrais commerciaux et de fumier. Bien que l’on considère le recours à réglementation afin d’améliorer la durabilité économique et environnementale des pratiques agricoles, il y a peu de données scientifiques essentielles sur lesquelles se baser pour élaborer des mécanismes d’intervention. Des pratiques de gestion bénéfiques (PGB) sont proposées et mises en œuvre pour minimiser les impacts sur la qualité des eaux souterraines, mais sans trop savoir quelles sont les attentes en matière de rendement. L’élaboration d’une démarche intégrée qui combine des données scientifiques, les considérations environnementales et les incidences sociales permettra de mieux comprendre et soutenir le développement de mesures législatives adaptées à la réalité.

Ce projet, sous la direction de David Rudolph, fournit de l’information sur le rendement et les conséquences socio-économiques des PGB. L’équipe du projet a aussi élaboré des stratégies qui visent à corriger les impacts des épandages régionaux d’engrais sur les sols et qui mettent l’accent sur l’ampleur et la coordination des possibles réductions d’impacts sur la qualité des eaux souterraines.

Projet

L’équipe du projet a évalué le rendement et les incidences économiques des pratiques de gestion bénéfiques (PGB) visant à minimiser les impacts de la gestion des substances nutritives agricoles sur les eaux souterraines. Les chercheurs ont notamment élaboré des stratégies novatrices de surveillance sur le terrain, des techniques de modélisation prédictive et des méthodes d’évaluation des aspects économiques.

L’équipe a évalué l’efficacité de stratégies ciblées d’assainissement sur le terrain, afin de déterminer lesquelles réduisaient le plus les effets négatifs qu’ont les éléments nutritifs et les agents pathogènes d’origine agricole sur la qualité des eaux souterraines régionales. Des sites ont été établis sur le terrain dans l’ensemble du pays en collaboration avec des intervenants des secteurs public et privé.

L’équipe a constaté qu’il peut y avoir des améliorations de la qualité de l’eau en subsurface et une diminution des risques pour les puits d’eau potable lorsqu’on met en application des PGB. Toutefois, cela peut prendre des années avant que l’on constate pleinement les améliorations à la qualité des eaux souterraines régionales. Des stratégies correctives qui permettent d’accroître la dénitrification dans les drains souterrains et dans les puits municipaux in situ se sont révélées efficaces pour réduire rapidement les teneurs en nitrates dans les eaux souterraines. Mais le rendement des PGB dépend également des conditions géologiques et hydrologiques locales, et des événements hydrologiques extrêmes peuvent provoquer une infiltration rapide et les contaminants microbiens peuvent présenter une menace grave pour la qualité des eaux souterraines.

L’équipe du projet s’est donc aussi penchée sur les coûts associés à l’instauration de ces changements de pratiques agricoles à la ferme et les défis sociaux de convaincre les agriculteurs d’adopter ces pratiques. Les chercheurs ont effectué des analyses de scénarios économiques pour classer par ordre de priorité d’autres moyens de mise en œuvre des PGB afin d’améliorer leur adoption et orienter les directives. Ils ont étudié l’utilité de divers outils de modélisation servant à prédire l’importance et la nature temporelle des PGB mises en œuvre en y intégrant des séries de données sur le terrain obtenues au cours de ce projet.

Produits
  • Results from the research activities in Southern Ontario have been showcased on two occasions within the trade magazine, Pigs, Pork and Progress. The emphasis has been on the positive performance of nutrient management BMPs and on the risk associated with tile drains in agricultural settings.
  • A report was specifically targeted to project end users (OMAFRA) on assessing 3 different pedo-transfer functions for estimating soil hydraulic properties. This information can be used to determine soil hydraulic properties for modeling soil water budgets and contaminant transport under current and alternative agricultural management practices.
  • Researchers have participated in several workshops to exchange and discuss impacts of nutrient management in the raspberry growing regions of British Columbia.
  • Researchers have developed numerical models for regional water and nutrient balance studies.
  • Development of novel field monitoring strategies, predictive modeling techniques, and economic evaluation methods.
Résultats
  • The results of this work have been used by a number of government agencies.
  • Findings from the regional monitoring of microbial species have led the Ontario Ministry of the Environment to adopt the influence of extreme hydrologic events as part of their Tier 3 Source Water Protection strategy
  • Field observations on the role of extreme hydrologic events in groundwater vulnerability have been used by the Ontario Ministry of the Environment's reassessment of the GUDI (Ground water under the direct influence of surface water) designation for drinking water wells.   
  • Best Management Practices (BMPs) adopted at one field site are being considered for wider application by the Ontario Ministries of Agriculture and Environment.   
  • The work on functionality and cost effectiveness of combined agricultural BMPs and remedial measures is also expected to influence future nutrient management legislation designed to minimize risk to water quality from agricultural land use across a number of jurisdictions.
  • Several team members have been engaged on a panel with the Council of Canadian Academies to review the sustainability of water in agriculture.
  • At the encouragement of government partners, results from the BC raspberry growers' forum were reported directly to an inter-ministerial committee of the BC government addressing agricultural and environmental issues. 
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Équipe de Recherche et Partenaires:

Équipe de Recherche

David Rudolph, Professor; Department of Earth and Environmental Sciences, University of Waterloo
Brewster Conant, Professor; University of Waterloo;
Rob de Loë, Professor; University of Waterloo;
James Hendry, Professor and NSERC Industrial Research Chair; University of Saskatchewan;
Theodore Horbulyk, Associate Professor; University of Calgary;
Gary Parkin, Associate Professor; University of Guelph;
Pierre Payment, Professor; INRS-Institut Armand-Frappier;
William Robertson, Professor; University of Waterloo;
Cathy Ryan, Professor; University of Calgary;
Neil Thomson, Professor; University of Waterloo;
Allan Woodbury, Professor; University of Manitoba;
Leonard Wassenaar, Adjunct Professor, University of Waterloo and Research Scientist, National Hydrology Research Institute, Environment Canada; Saskatoon.

Partenaires

AgCare
Agriculture and Agri-Food Canada
Alberta Research Council
British Columbia Ministry of Agriculture
British Columbia Ministry of Environment
British Columbia Raspberry Industry Development
City of Abbotsford
County of Oxford
Drought Research Initiative
Environment Canada
Ontario Ministry of Agriculture
Ontario Ministry of the Environment
Ontario Soil and Crop Improvement
Regional Municipality of Waterloo
University of Kansas
Solonist Canada
Waterloo Hydrogeologic Inc.

RAPPORT

 

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