Au cours des quarante dernières années, l’érosion hydrique des terres agricoles a pris de l’ampleur à la fois par l’expansion des surfaces agricoles touchées, mais également par l’intensité de l’érosion dans les parcelles sensibles (Le Bissonnais et al., 2002). Les principales raisons sont connues : la réduction des surfaces en herbe, l’accroissement des surfaces en culture de printemps, les modalités de travail du sol (notamment l’affinement du lit de semence), la baisse des taux de matières organiques conduisant à une diminution de la stabilité structurale (Cerdan 2001 ; Le Bissonnais et al., 2003 ; Boardman et Poesen, 2006). Cette situation est considérée avec gravité, d'autant que les pertes sont irréversibles et menacent la durabilité des sols productifs (Van-Camp et al., 2004 ; Commission Européenne, 2021). Qu’en sera-t-il à long terme avec les effets du changement climatique ? Il y a là un enjeu agricole important, et un sujet d’intérêt pour l’agronome.

Si les décideurs s’intéressent plus particulièrement à cette question d’érosion sur les territoires agricoles, c’est à cause des impacts hors site (Auzet et al., 2006 ; Faulkner et al.,  2010 ; Patault et al., 2021) : coulées d’eaux boueuses, pollution des rivières (et des nappes phréatiques en régions karstiques), transfert de produits phytosanitaires dissous ou associés aux matières en suspension, interdiction de distribution d'eau potable, dégradation des biens publics et privés, augmentation des risques d'accident sur voirie, comblement des réseaux et des ouvrages de protection contre les inondations, coûts de nettoyage et de curage importants, etc.. Toutes les composantes de la société sont donc concernées, la problématique du ruissellement et de l'érosion dépasse les seuls domaines de l'environnement et de l’agriculture.

Depuis quelques décennies de nombreuses avancées concrètes ont été réalisées tant par la recherche fondamentale et appliquée, la modélisation, et les sciences sociales, que sur le terrain par une partie des exploitants agricoles, sensibilisés par les techniciens des collectivités locales. Mais parallèlement l’évolution globale de l’agriculture tend à augmenter les surfaces présentant un aléa érosion fort : par exemple, on observe en pays de Caux une baisse des surfaces en herbe et un accroissement des surfaces en culture de printemps, sans évolution des techniques culturales conventionnelles. Cela contrecarre les gains obtenus grâce aux actions conduites par les pionniers de la lutte contre l’érosion.

Les processus, les déterminants, les marges de manœuvre ont été largement étudiés et les connaissances sont maintenant suffisantes pour proposer des solutions, préventives ou curatives, dont les domaines d’efficacité sont connus (Le Bissonnais et al., 2003 ; Joannon et al., 2005 ; Martin et al., 2007 ; Ouvry et al., 2012 a et b ; Delaunois et Robert, 2000 ; Labreuche et al., 2014 ; Richet et al., 2017). Les modèles hydrologiques bénéficiant de développements actifs (par exemple openLisem (Landemaine, 2016), WaterSed (van den Bout et Jetten, 2017) permettent de comparer l’efficacité de différents scénarios pour les territoires. Les agronomes et hydrologues disposent de nombreux outils pour agir et proposer des solutions adaptées et utiles. Pour autant, sur le terrain, l’application des mesures peine à se développer sur certains territoires (cf. infra).

En s’appuyant sur l’expérience acquise dans les établissements publics de coopération intercommunale (EPCI) de Normandie dans la lutte contre l’érosion hydrique des terres, notamment les syndicats de bassins versants et les syndicats d’alimentation en eau potable, le présent article tente d’identifier les freins au développement de ces solutions préventives et curatives, puis d’offrir une synthèse des clés de la réussite à mettre en œuvre dès la phase de diagnostic du territoire, afin d’optimiser le déploiement des mesures adaptées à l’échelle des bassins versants.

La vitesse avec laquelle les mesures de lutte contre les ruissellements érosifs sont déployées sur le terrain est très variable d’un territoire à l’autre[1], et dans le temps. Sur les territoires de la Seine-Maritime et de l’Eure, la base de données BDCASTOR (Bricard et Gimonet, 2014) permet de le mettre en évidence. Courant sur les vingt dernières années, la dynamique des mesures de lutte peut être approchées par le linéaire cumulé de haies et fascines. C’est ce que montre la Figure 1 pour cinq EPCI de Seine-Maritime (des syndicats de bassins versants en l’occurrence).

Elles tiennent :

• aux choix politiques de développer intensément ou non cette thématique,
• à la mise à disposition de moyens financiers significatifs (budget prévisionnel supérieur à 100 k€/an),
• à la qualité de leur personnel technique (formation, expérience, reconnaissance par le monde agricole), ainsi qu’à la qualité du soutien qui leur est offert par les élus de l’EPCI.

Ces éléments plaident en faveur d’un diagnostic complet au démarrage de l’intervention sur un territoire, un diagnostic qui ne se limite pas aux seuls aspects techniques.

Réaliser un diagnostic technique sur les processus physiques à l’œuvre, sur les systèmes de culture d’un territoire permet de proposer un ensemble de solutions techniques efficace. Mais cela ne suffit pas : encore faut-il qu’elle soit mise en œuvre. Pour y parvenir, la phase de diagnostic est un élément clé. Elle se doit de dépasser la seule dimension technique pour inclure une dimension humaine et sociale, ainsi qu’une dimension politique.

Disposer de ces diagnostics permet d’être en capacité de proposer les solutions adaptées au territoire. Par petite région naturelle, dès lors que la volonté politique est de développer les mesures préventives, les principaux éléments à prendre en compte dans le diagnostic vont principalement concerner : les processus érosifs en jeu ; les attentes de la collectivité et l’implication politique des acteurs locaux ; les caractéristiques de chaque type d’exploitation agricole (disponibilité, cultures, calendrier, itinéraires techniques, matériels, etc.) ; l’état d’esprit et le sentiment de responsabilité des acteurs ; et la capacité des techniciens à accompagner les agriculteurs dans les changements de pratiques demandés (compétence, temps).

La phase de diagnostic est l’occasion d’amorcer le dialogue entre les acteurs du territoire, ce qui facilite les étapes suivantes de choix des objectifs à atteindre et d’élaboration du programme d’action, en tenant compte de l’ensemble des contraintes, notamment celles liées au fonctionnement des exploitations agricoles. L’objectif qui peut lui être assigné est non seulement de poser le constat, mais aussi de le faire partager, et de l’acter officiellement. À cette fin, l’agronome se doit de faire le terrain accompagné des acteurs du territoire, de préférence par temps de pluie ; ce qui est de plus en plus le cas en Pays de Caux.

De plus, le changement pour de nouvelles pratiques étant long, il convient d’anticiper les effets de l’évolution du climat sur l’agriculture (Delahaye et al., 2021) et sur les ruissellements érosifs. Panagos et al., (2021) prévoient une augmentation de l’érosion moyenne de 50 à 100 % en Normandie selon les scénarios climatiques. Les changements de température et pluviométrie vont probablement faire évoluer les systèmes de production et les itinéraires techniques.

Quand on intervient pour la première fois sur des problèmes d’érosion hydrique des sols dans une région spécifique, on peut s’attendre à ce que les mesures préventives et curatives qui seront préconisées soient différentes de celles proposées dans d’autres régions. Cela vient de saisons à risques différentes, et d’agricultures différentes, comme le détaillaient déjà Le Bissonnais et ses co-auteurs dans le rapport de l’IFEN (Le Bissonnais et al., 2002, p. 51‑57). Des études dans de nombreuses régions peuvent en témoigner : par exemple sur les côteaux du Lauragais (Delaunois et Robert, 2000), d’Alsace (Armand et al., 2009 ; Van Dijk et al., 2016), en Bretagne (Gascuel-Odoux et Heddadj (1999), en pays de Caux (Boiffin et al., 1986 ; Ouvry, 1990), en pays d’Artois (Ludwig et al. 1996 ; Anonyme 2014), dans le Brabant (Heitz et al., 2005 ; Evrard et al., 2007), entre autres.

Ainsi, par exemple, dans le Lauragais, face aux pluies orageuses intenses sur sol peu couvert en culture de maïs grain ou de tournesol, qui génèrent beaucoup d’érosion diffuse, de ruissellement et de rigoles intra-parcellaires, l’accent a été mis sur les techniques d’agriculture de conservation en semis sous couvert. En revanche, dans le pays de Caux, où l’érosion se développe essentiellement en hiver par ruissellement concentré dans les talwegs, ce sont les zones tampons enherbées qui ont été les premières mesures mises en œuvre.

Cette diversité n’est que le reflet de la diversité des processus, des itinéraires techniques et des systèmes de culture propres à chacune de ces régions. Elle montre que le diagnostic de bassin versant est le socle fondamental indispensable à tout programme d’actions. Il représente l’étape de base pour tout agronome ou animateur local.

Ce diagnostic cherche à comprendre le ou les processus à l’œuvre, ceux qui gouvernent la genèse du ruissellement, et ceux qui déterminent l’érosion sensu stricto (l’arrachement des particules de terre, leur transport et leur dépôt, avec leurs dimensions spatiale et temporelle). Il s’appuie sur les connaissances scientifiques produites par les chercheurs de disciplines aussi variées que la pédologie, l’agronomie ou l’hydraulique.

À l’échelle d’un bassin versant, les facteurs qui déterminent l’importance du ruissellement et de l’érosion, ou leur maîtrise, sont multiples et connus (Papy et al., 1988 ; Souchère et al., 2005; Martin, 2009).

Les diagnostics techniques existent. Ils ont été mis au point suite à la démarche initiée par Boiffin et al., (1986) en Pays de Caux, puis complétés par l’outil DIAR (Martin et al., 2010). C’est à partir de ces connaissances qu’un diagnostic régional a été élaboré en pays de Caux par l’Association de recherche sur le ruissellement, l’érosion et l’aménagement du sol (AREAS)[2] et la Chambre d’Agriculture. Ils comportent classiquement un volet ruissellement et un volet érosion.

Volet ruissellement

L’érosion hydrique étant induite par du ruissellement, les processus générant ce dernier doivent être identifiés. En limon épais sur le plateau du Pays de Caux, le ruissellement naît d’un processus hortonien, lorsque la surface du sol présente une capacité d’infiltration inférieure à l’intensité de la pluie, provoquée par le tassement ou la battance. Généralement l’excès d’eau en surface est induit par des pluies ordinaires tombant sur des sols présentant une faible capacité d’infiltration. Il arrive qu’il se produise pour des intensités de pluie particulièrement élevée sur des sols présentant une perméabilité ordinaire. Toutefois, en bordure du plateau, là où le limon est peu épais, le ruissellement peut naître aussi d’une saturation de la porosité des couches superficielles du sol en lien avec une rupture de perméabilité à faible profondeur ou un sol gelé. Le driver principal peut donc être soit le sol et ses caractéristiques en lien avec les itinéraires techniques, soit le climat, ou les deux. Il en résulte des périodes différentes d’apparition des phénomènes au cours de l’année ainsi que des fréquences d’occurrence différentes. À noter que l’on observe aussi du ruissellement provenant de zones urbaines imperméabilisées, et parfois de sources intermittentes en plein champ (résurgence de nappe perchée temporaire formée dans le limon au-dessus de l’argile à silex). Ces diverses sources de ruissellement sont susceptibles d’engendrer des processus d’érosion linéaire dans les parcelles cultivées situées en aval et de contribuer à la pollution des milieux récepteurs.

Le diagnostic s’attache à identifier les facteurs prépondérants pour l’émission du ruissellement. Il procède par la collecte d’informations préalables (paramètres physiques du territoire, hydrologie, Orientation technico-économique des exploitations agricoles (OTEX)), suivie par des observations sur le terrain, et complétée par enquête auprès des exploitants agricoles.

Outre les paramètres classiques de pédologie, de pluviométrie, de climat, de topographie, de parcellaire, de sens de culture et d’occupation du sol, les principaux facteurs examinés en pays de Caux sont les suivants :

• les observations de terrains, principalement des figures d’érosion récentes ou des traces anciennes (zones d’accumulation, ravines), des états de surfaces, des liens entre parcelles ;
• les états de surfaces (EDS) en lien avec les itinéraires techniques : croûte de battance (existence, proportion d’EDS encroûtés, épaisseur des croûtes et vitesse de formation), rugosité superficielle dans le sens du travail du sol et dans le sens de la pente, degré d’affinement du lit de semence qui influe directement la proportion de surface encroûtée ;
• les itinéraires techniques : système à base de labour, de sans labour sur travail superficiel ou en semis direct sur sol nu ou sur sol couvert, activité biologique (surtout en semis direct), fréquence du travail superficiel, les tassements, le recours aux techniques permettant de limiter le développement des croûtes de battance et favorisant l’infiltration ;
• le système de production : polyculture et importance des cultures de printemps, présence de pomme de terre dans la rotation, types de cultures et écartement des rangs, assolements, présence d’élevage et statut des effluents, part des surfaces en herbe dans les rotations ;
• le couvert : présence d’un couvert vivant ou mulch en période à risque (joue sur la formation de la croûte de battance sur sols sensibles, soit en période de pluie intense sur sols à forte stabilité structurale) ;
• les périodes auxquelles les désordres se produisent, et les types de pluie qui les provoquent (sur ce point particulier, le changement climatique pourrait amener des modifications dans la fréquence des phénomènes).

Volet érosion

L’érosion peut prendre deux formes différentes : soit de l’érosion diffuse (ou aréolaire, interril erosion dans la littérature internationale), soit l’érosion linéaire localisée sur les versants en chevelu (rill erosion) ou localisée sur les axes de talweg par concentration du ruissellement (gully erosion) (Ludwig et al., 1996). Les deux formes peuvent naturellement coexister au sein d’une même parcelle (interrill, rill et gully) et dans le bassin versant avec des parts variables par rapport à la contribution totale de l’érosion à l’échelle du bassin versant. En parallèle, des zones de dépôt peuvent se former sur tout le chemin de l’eau au sein du bassin versant depuis la parcelle la plus en amont, ainsi les exports à l’exutoire du bassin versant ne proviennent pas nécessairement de toutes les parcelles érodées.

Dans le cas de l’érosion diffuse le driver essentiel est l’intensité de la pluie sur un sol nu ou peu couvert. Dans le cas de l’érosion linéaire, le driver est la vitesse de l’écoulement en relation avec la résistance à l’arrachement du lit de la zone de concentration. Indirectement, la vitesse de l’écoulement est liée à la taille des surfaces ruisselantes en amont (parcelle et bassin versant), aux caractéristiques de la pluie, à la pente des zones d’écoulements, aux itinéraires techniques, aux états de surfaces des parcelles cultivées, aux couverts et à l’occupation du sol sur les secteurs à risque d’érosion. Le diagnostic est donc conduit pour évaluer l’importance des deux modes d’érosion, leurs localisations spatiales, leurs interactions et les facteurs qui accentuent ou modèrent l’intensité des processus érosif (par exemple la distribution des surfaces en herbe par rapport aux écoulements).

Il convient aussi d’examiner la connectivité des écoulements entre parcelles cultivées et l’existence d’un réseau de talus, de fossés, de rus, de karst, de zones d’infiltration, etc.

Comme précédemment, le diagnostic s’attache à identifier les facteurs prépondérants pour l’émission, la rétention de particules et leur localisation. Il est réalisé par observations sur le terrain et complété par enquête auprès des exploitants agricoles.

Au-delà des paramètres communs avec le volet ruissellement, le diagnostic érosion informera sur :

• l’occupation du sol, notamment sur les zones à risques d’érosion et les secteurs favorables aux dépôts, ainsi que leur distribution spatiale ;
• le sens de travail du sol par rapport à la pente : organisation des figures d’érosion sur les versants ;
• la couverture du sol aux périodes à risque : type de culture, espacement entre les rangs, dates d’implantation ;
• la fonction de production du ruissellement en amont ;
• les itinéraires techniques : degré d’ameublissement face à un ruissellement linéaire ;
• la connectivité entre les parcelles : présence de réseaux hydrologiques, d’éléments du paysage (haies, talus, fossés, etc.) sur le chemin des écoulements superficiels, etc.

Il est important de connaître l’amplitude des effets de ces différents facteurs dans un contexte donné, mais également leurs interactions, certaines réduisant, et d’autres augmentant les réponses d’un territoire au ruissellement et à l’érosion.

L’aspect politique du diagnostic est trop souvent omis, peut-être parce que considéré -parfois à tort- comme acquis par principe. Il est pourtant crucial pour le succès de l’animateur qui assurera la définition du programme d’actions et sa mise en œuvre.

Connaissance des enjeux et définition des objectifs

En effet, la plupart du temps, les interventions pour réduire l’érosion des terres émanent d’une demande sociétale, suite à un événement particulier ou à la répétition d’événements. Plus rarement la demande vient du monde agricole lui-même. Cette demande est traduite par les élus, qui dans ces circonstances ont des souhaits ou des exigences sous la forme « plus jamais ça ! ». Or, les moyens d’actions ont des limites, le risque zéro ne peut être atteint. Des objectifs réalisables doivent donc être formulés, et partagés par les décideurs.

Les premiers travaux sur l’érosion des terres de Jean Boiffin et François Papy des années 1980 (Boiffin et al., 1986) ont permis de tracer une partie de la méthode de travail où le diagnostic de terrain et de territoire se sont imposés comme un outil préalable incontournable à toute intervention. Chaque petite région naturelle, en tenant compte de ses spécificités, dispose (ou pourrait disposer) d’une version technique simplifiée et adaptée du diagnostic technique, comme c’est le cas en Normandie. La prise en compte des aspects relevant des sciences humaines et sociales dans les méthodes de travail de l’agronome a permis de franchir un cap dans l’acceptabilité des actions proposées et finalement dans le développement concret de certaines mesures, notamment les zones tampons.

Malgré tout, les constats de terrain de ces dernières années montrent que les efforts sont toujours à poursuivre en matière d’adoption d’itinéraires techniques moins ruisselants, et complétés par la mise en place d’indispensables zones tampons antiérosives et/ou sédimentaires. Plus généralement, on peut appeler de nos vœux l’émergence et la diffusion de systèmes de culture plus résilients, les ruissellements érosifs étant l’un des aléas auxquels les exploitations agricoles de demain devront faire face de façon accrue.

En zones à risque élevé d’érosion des terres arables, les surfaces consacrées aux zones tampons peuvent représenter jusqu’à 4 % des territoires ruraux, comme plusieurs études l’ont montré en Seine-Maritime. Cette proportion peut représenter un frein à leur implantation, sauf à mettre en place des débouchés non agricoles pour ces surfaces (biomasse, lignocellulose, etc.), ou à indemniser les pertes de surface par des paiements pour services environnementaux, par exemple. Compte tenu de l’importance des surfaces concernées, au rythme actuel de réalisation des actions, la réduction des phénomènes et des impacts prendra encore plusieurs décennies. Le degré d’implication des collectivités et des partenaires de l’agriculture (conseils, instituts techniques, fournisseurs) et l’intensité de l’accompagnement des agriculteurs devraient permettre d’agir plus rapidement, indépendamment de la volonté des exploitants agricoles d’agir pour limiter les effets du changement climatique sur l’érosion, pour maintenir ou développer de la biodiversité au sens large, pour recréer une certaine diversité paysagère.

Quant à l’impact du changement climatique sur ces phénomènes d’érosion et sur les systèmes de culture, il n’est pas encore réellement pris en compte par les programmes d’action sur le terrain. Dans ce futur cadre-là, l’approche basée sur des diagnostics gardera toute sa pertinence. La palette des solutions déjà connues peut être suffisante, même si d’autres outils pourraient se diffuser (les haies herbacées (Richet et al., 2019), par exemple, sont prometteuses mais les savoir-faire sont à acquérir pour les acteurs de terrain). Pour répondre à un aléa érosion plus fort, un recours plus fréquent aux mesures correctives pourra être invoqué (allongement des bandes enherbées de talweg vers l’amont, ou abaissement des seuils de pente et de longueur de rayage pour les fourrières enherbées, par exemple), ou par des combinaisons de mesures (par exemple renforcer l’effet d’une haie antiérosive par une bande d’herbe en aval (Lhériteau et al., 2012)). La modélisation peut contribuer à évaluer les gains ainsi obtenus.

Parallèlement, la demande des collectivités évolue pour intégrer de plus en plus l’analyse coût-bénéfice. La culture du résultat gagne nos politiques, qui exigent une garantie d’efficacité, dans le cadre d’un budget maîtrisé. Cette exigence supérieure offre des perspectives de développement scientifiques, car elle suppose que l’on soit capable d’évaluer quantitativement l’effet des mesures proposées sur le milieu, ainsi que leur coût.

Cela devient possible grâce au progrès des modèles de ruissellement et d’érosion à petite échelle de bassin versant (WaterSed (Landemaine, 2016), openLisem (van den Bout et Jetten, 2017)…). Ces outils aident à modéliser l’effet des changements de pratiques, des zones tampons sur l’érosion et les transferts dans différentes conditions et même sur des séries temporelles car ils commencent à intégrer l’évolution du couvert et des EDS au cours de la saison culturale (travaux en cours). Comme tout modèle, ils sont imparfaits, mais peuvent se montrer d’utiles outils d’aide à la décision. Ils permettent également de mettre en évidence des problèmes secondaires, comme par exemple la durabilité des mesures telles que les chenaux enherbés. En effet, les chenaux enherbés règlent le problème de l’érosion par ruissellement concentré, mais l’érosion diffuse subsiste et provoque leur envasement. Ils permettent aussi de tester plusieurs types d’événements climatiques, pour s’assurer que les événements extrêmes, qui ne manqueront pas de se produire un jour, ne créent pas de dysfonctionnement ailleurs.

L’évaluation des différents scénarios modélisés peut porter sur différents critères physiques (les volumes ruisselés, les débits, l’arrachement de particules, les dépôts, les transferts de MES), et sur différentes situations (saisons, scénarios climatiques, fréquences de retour, etc.). La pondération de ces critères et de ces situations doit être adaptée au contexte et à la demande locale, en tenant compte des éléments du diagnostic politique, humain et social.