Résumé :
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L'enjeu de cette thèse était de déterminer à quelles échelles spatiales l'élimination de l'azote a lieu dans un bassin versant agricole artificiellement drainé, de quantifier cette élimination et de déterminer quels sont les processus impliqués. Pour cela, différentes méthodologies ont été utilisées. Tout d'abord, un suivi des débits, des concentrations en nitrate aux exutoires d'une série de sousbassins emboîtés (groupement de parcelles, sous-bassins d'ordre de Strahler 1 à 3) a été réalisé. A toutes les échelles spatiales, les bilans azotés montrent une rétention en azote supérieure à 30% des apports azotés durant les périodes d'étiage et supérieure à 15% durant les périodes de drainage. Un suivi isotopique du ?15N des nitrates dans les eaux de surface et de l'azote organique du sol a permis ensuite de caractériser des processus de dénitrification « souterrains » à l'origine de cette rétention à toutes les échelles spatiales étudiées. A partir de ces mesures, un algorithme calculant la composition isotopique de l'azote dans les sols en fonction des sources et des processus de transformation a été développé. Le ?15N de l'azote organique des sols apparaît comme un indicateur semi-quantitatif de la dénitrification dans les sols et indique une forte dénitrification de plusieurs dizaines de kgN/ha. Ces résultats sont confirmés par des mesures ponctuelles de la dénitrification. Afin de quantifier plus précisément la rétention dans le bassin versant, deux modèles ont été utilisés à deux échelles spatiales différentes : le modèle DRAINMOD-N II à l'échelle de la parcelle drainée et le modèle SENEQUE à l'échelle des sous-bassins. Une forte rétention d'environ 20-30 kgN/ha est confirmée dans les sols de bas de versant tandis que la rétention benthique représente une part minoritaire de la rétention en azote, moins de 15%, sur l'ensemble du bassin versant. En conclusion, malgré la présence d'un réseau de drainage très dense, dont on s'attendait à ce qu'il réduise fortement les possibilités de rétention/élimination des nitrates d'origine agricole, le bassin étudié est le siège d'une importante dénitrification, en particulier dans les zones de bas de versant. L'hydromorphie des sols, présente malgré le réseau de drainage, semble être un facteur d'importance majeure de la rétention de l'azote.
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