Michaud, M. (2023). Influence de l'agriculture et de l'hydrologie sur la composition de la matière organique dissoute en plaine d'inondation tempérée. [Thèse universitaire]
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Résumé
Le premier chapitre introduit la problématique entourant la caractérisation de la matière organique dissoute (MOD) en prenant en considération les composantes hydrologiques du lac Saint-Pierre (LSP) et de sa plaine d’inondation. Étant donné l’importante superficie que couvre l’agriculture au LSP, il semblait prioritaire de développer un projet avec une approche centrée sur l’utilisation des terres et sur le rôle de ces différents sols sur la dynamique de la MOD. Cette connaissance de l’hétérogénéité du paysage dans le littoral et de l’ampleur des crues printanières au LSP a permis de former des objectifs basés sur : (1) le rôle de l’utilisation du territoire sur la concentration, la composition et la biodégradabilité de la MOD (2) l’apport de matière organique des tributaires du LSP pour la plaine et (3) les variations temporelles des conditions hydrologiques lors d’une saison d’inondation. Le deuxième chapitre survol les connaissances existantes sur la MOD dans la littérature et de son interaction avec les modifications anthropiques apportées au territoire riverain d’un cours d’eau. Les différents sujets traités dans cette section du mémoire portent sur l’origine de la MOD présente dans l’environnement aquatique, sur les techniques couramment employées pour caractériser la composition chimique de la MOD, sur le rôle que joue l’agriculture et les milieux naturels dans la concentration, la composition et la biodisponibilité de la MOD et finalement sur la considération des facteurs hydrologiques dans la dynamique de la MOD en milieu aquatique. Le troisième chapitre constitue l’article scientifique découlant des méthodes réalisées au cours du projet de recherche, des résultats obtenus et de leurs interprétations en fonction des connaissances existantes sur les pressions qu’exerce l’agriculture sur la MOD à l’échelle du littoral. En résumé, la région de la plaine d’inondation du LSP a fait face à des impacts anthropiques grandissants dans les dernières décennies alors que sa matrice paysagère a été progressivement dominée par l’agriculture au détriment des milieux naturels. Ces modifications apportées au territoire pourraient modifier la composition et le transport de la MOD vers le milieu aquatique. Cette étude s’est penchée sur la concentration, la composition et la biodégradabilité de la MOD présente dans l’eau le long d’un gradient de naturalité allant des cultures agricoles, aux prairies et aux forêts naturelles. De plus, l’eau de 11 tributaires a été récoltée dans le but d’obtenir un aperçu de la qualité de l’eau qui envahit la plaine lors de la crue printanière. Ces échantillons d’eau ont été analysés afin de déterminer leurs concentrations en carbone organique dissous (COD), leurs caractéristiques optiques en fluorescence et en absorbance (modélisation PARAFAC) ainsi que la biodégradabilité du carbone organique dissous (BDOC) par les communautés bactériennes. La MOD issue des milieux agricoles présentait un plus haut taux de matière organique protéique, labile et aliphatique. Cette MOD étant fraichement produite par le milieu aquatique peut être attribuée aux activités bactériennes. D’un autre côté, la MOD des milieux naturels était associée à des composés humiques, aromatiques et plus récalcitrants à la biodégradation représentant une matière dérivant davantage des milieux terrestres. De plus, nous avons observé une différence de concentration et de composition entre la MOD des tributaires et celle des sites agricoles. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent que les propriétés chimiques des sols agricoles influencent la composition de la MOD à l’échelle locale et que celle-ci n’est pas simplement constituée d’un mélange homogène provenant des masses d’eau contributives de la plaine (tributaires) en période de crue. Finalement, les différences de concentrations et de la composition de la MOD entre le début et la fin de l’inondation témoignent du dynamisme hydrologique de la plaine et de l’effet du temps de résidence de l’eau sur les propriétés spectrales de la MOD retrouvée dans le milieu aquatique.
Le quatrième chapitre dresse un portrait de la qualité de l’eau de la plaine d’inondation du LSP, évalue la signature agricole de la MOD transportée par trois petits tributaires du bassin versant à Baie-du-Febvre et discute des possibilités d’aménagement du territoire ayant des bénéfices écosystémiques pour les habitats situés dans le littoral du LSP. Ce chapitre présente de nombreux résultats tels que : (1) l’augmentation des concentrations en nutriments (azote et phosphore) pour les sites agricoles comparativement aux sites naturels (2) la diminution de la turbidité entre la phase initiale et la phase finale de l’inondation indiquant son étroite dépendance avec les conditions hydrologiques de la plaine (3) la variation de la turbidité en fonction du secteur d’échantillonnage illustrant un contrôle de l’occupation des sols dans le bassin versant (4) la signature protéique et microbienne typique des milieux agricoles pour la MOD transportée par les ruisseaux agricoles (5) la diminution des concentrations en COD dans les ruisseaux agricoles par rapport aux concentrations observées dans les sites du gradient de naturalité. Finalement, en référence aux résultats présentés, les efforts d’aménagement devraient se concentrer sur la préservation des prairies naturelles et sur l’établissement de nouvelles prairies et de leur maintien dans le temps.
Le cinquième chapitre fait un retour sur les différents objectifs qui ont façonné ce projet de recherche en présentant les principaux résultats obtenus lors des deux campagnes d’échantillonnage dans la plaine d’inondation du LSP. Cette section revient sur de nombreux sujets tels que l’influence de l’utilisation des terres sur la concentration, la composition et la biodégradabilité de la MOD, la signature typique de la MOD des tributaires et des ruisseaux agricoles, le rôle des phases de l’inondation sur la dynamique de la MOD et finalement l’évaluation des concentrations en nutriments et de la turbidité de la plaine. Par la suite, ce chapitre enchaine avec une conclusion générale qui met en commun les résultats, leurs interprétations ainsi que leurs contributions potentielles dans un nouveau plan de gestion du littoral ayant des impacts positifs sur les habitats riverains du LSP. Pour conclure, ce chapitre discute de l’importance d’inclure une variété d’habitats à différentes échelles hydrologiques afin de mieux comprendre les rôles du carbone dans le fonctionnement des écosystèmes riverains du LSP. Le LSP est un écosystème complexe et il semble nécessaire de développer un suivi serré dans le temps et pluriannuel intégrant la zone transitoire entre le LSP et la plaine, l’utilisation des terres de la plaine d’inondation et les intrants du bassin versant.
| Type de document: | Thèse universitaire |
|---|---|
| Nombre de pages: | 120 |
| Éditeur: | Université du Québec à Trois-Rivières |
| Lieu de publication: | Trois-Rivières |
| Statut du texte intégral: | Public |
| Mots-clés libres: | Matière organique dissoute, lac Saint-Pierre, plaine d’inondation, utilisation des terres, gradient de naturalité, tributaires, agriculture, caractéristiques spectrales, modélisation PARAFAC, biodégradabilité. |
| Sujets: | 2. Milieu physique > 2.4. Hydrologie 6. Milieu humain > 6.2. Agriculture 8. Impacts et monitoring > 8.1. Qualité de l’eau 8. Impacts et monitoring > 8.7. Modélisations et indicateurs |
| Date de dépôt: | 30 août 2023 19:04 |
| Dernière modification: | 30 août 2023 19:04 |
| URI: | https://belsp.uqtr.ca/id/eprint/1571 |
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