Quantifying sediment source contributions in contrasted agricultural catchments (Uruguay River, Southern Brazil)

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Ramon, Rafael
• Orientador(a): Tiecher, Tales, Evrard, Olivier
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Sedimento; Erosão do solo; Bacia hidrográfica; Rastreamento; Espectroscopia
• Palavras-chave em Inglês: Sediment fingerprinting; Soil erosion; River monitoring; Tracers; Diffuse spectroscopy
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/255322

L'intensification de l'érosion hydrique par les activités agricoles constitue l'une des principales causes de dégradation des sols dans les régions subtropicales. En plus des impacts négatifs observés à l’amont, l'excès de ruissellement accroît le transfert de sédiments et de contaminants vers les masses d'eau. L'objectif de cette étude est de développer des techniques originales de traçage des sources de sédiments dans deux affluents-type du fleuve Uruguay présentant des conditions contrastées en termes de géologie, d'utilisation des terres, de gestion et de types de sols, représentatifs de ceux que l'on trouve dans la zone de drainage (266 132 km2). Le bassin de la rivière Conceição (804 km2) est représentatif du plateau basaltique où prédominent les Ferralsols profonds riches en argile et en oxydes de fer, où sont cultivés le soja, le maïs, les céréales et où on trouve des pâturages pour l'élevage laitier. Au contraire, le bassin de la rivière Ibirapuitã (5 943 km2) est représentatif du plateau gréseux où prédominent les Regosols et Acrisols plus sensibles à la dégradation, les prairies indigènes utilisées pour l’élevage bovin extensif prédominent, bien que l'on trouve également des rizières irriguées dans les plaines alluviales. Des échantillons de sol ont été prélevés pour caractériser les sources de sédiments liées à l'utilisation des terres. Des échantillons de sédiments en suspension ont été collectés à l’exutoire de ces bassins versants en utilisant différentes stratégies. Tous ces échantillons ont été analysés avec plusieurs techniques. Leur composition géochimique, leurs propriétés de spectroscopie de réflectance diffuse, leurs activités en radionucléides et la susceptibilité magnétique ont été déterminées afin de fournir un ensemble de paramètres de traçage potentiels. Des analyses magnétiques et de spectroscopie ont également été réalisées sur des échantillons de sédiments collectés sur le cours principal du fleuve Uruguay, en aval de la confluence avec les deux affluents représentatifs. Les résultats de la contribution des sources de sédiments sont cohérents avec les observations sur le terrain. Cependant, plus la superficie du bassin versant et le nombre de sources augmentent, plus les incertitudes sont importantes. Les sources superficielles (pâturages et terres cultivées) ont été indiquées comme la principale source de sédiments dans le bassin de Conceição, avec environ 50% d’apports. Les berges ont fourni, quant à elles, la seconde source de sédiments, avec une contribution d'environ 35%. Les terres cultivées se sont également avérées être la principale source de sédiments dans le bassin d'Ibirapuitã, fournissant 32% des sédiments bien qu'elles n'occupent que 9,5% de la surface totale du bassin, suivies par les sources de subsurface (berges et ravines) avec 29%. Les routes et les prairies indigènes ont fourni, au contraire, des contributions bien plus faibles (24 et 15%, respectivement). Ces résultats indiquent que les activités agricoles peuvent augmenter l'érosion et l'apport de sédiments dans les systèmes fluviaux, provoquant l'appauvrissement des sols et la contamination des ressources en eau. Enfin, en comparant les propriétés des sédiments des deux affluents- type, cette thèse a fourni - à notre connaissance – la première estimation de la contribution de ces deux régions géomorphologiques contrastées aux sédiments du fleuve Uruguay. Les échantillons de sédiments collectés dans le lit du fleuve Uruguay présentaient des caractéristiques similaires à celles des sédiments en suspension du fleuve Ibirapuitã, ce que indique que la Pampa en constitue la source principale. Malgré les incertitudes associées, ces résultats renforcent les préoccupations actuelles en lien avec les changements d'utilisation des terres observés dans la Pampa. Il est donc urgent de mettre en œuvre des stratégies de conservation des sols dans les zones agricoles de cette région afin de réduire l'érosion des sols et l'apport de sédiments aux systèmes fluviaux.