• ANR SOILSERV Evaluation multi-échelle des services écosystémiques des sols au sein d’agroécosystèmes. 2017-2020. 

Global food security entails fertile soils capable of providing food for a growing population and moreover
contributing to other needs such as energy, clothing, etc. However, soils also play a major role in flow
regulation within the biosphere and host an important biodiversity underlying biological processes and
contributing to overall ecosystem ecology and functioning. Sustainable management of soils in agricultural
areas must therefore combine provisioning ecosystem services to a web of supporting and regulation services.
Such comprehensive management of soil ecosystem services (SES) is challenging due to the complexity of
positive or negative interactions between services and the difficulty to assess the impact of practices or
management on these services.

The SOILSERV project combines biophysical and socio-economic approaches to assess at different spatial
scales ecosystem services of agricultural soils and to analyse their economic valuation in farmers’ choices or
their consideration in territory planning. Within mixed agroecosystems involving crops, livestock and
uncultivated areas, SOILSERV aims to jointly evaluate provisioning (crop production), regulating (water
quality, air quality, biodiversity conservation) and supporting (preservation of soil quality) ecosystem services
and to study their interactions. The selected spatial scales correspond either to decision levels for agricultural
practices (field, farm) and landscape management (the commune, set of communes) or to relevant scales in
terms of biophysical processes (watershed).

The project involves three research axes:

(1) the biophysical assessment of SES at different spatial scales, by
mobilizing and comparing descriptors derived from measures, modelling results or more easily accessible
indicators. A collective expertise of existing approaches will define a framework of SES assessment
methodologies, implemented and tested on two existing long term environmental research observatories;

(2) the prediction at the required spatial scales of soil characteristics necessary to soil ecosystem services
assessment, through innovative disaggregation and change of support approaches of existing soil spatial
information;

(3) the integration of soil-related information into farm management models and territory
planning strategies in order to consider soil sustainability criteria into the decision-making process.

By assembling a multi-disciplinary academic team with professional partners, SOILSERV aims to clarify the
concepts and consolidate the methods of SES assessment, by identifying approaches best suited according to
the target scale and available information. The joined biophysical evaluation of ecosystem services with their
economic assessment within agricultural holdings and within a real situation of territory planning, intends to
identify the social conditions and the potential impact on production and environment of a multi-SES strategy.
In the end, SOILSERV aims to increase the synergy between the ecosystem functioning and social organization
of the territories, taking into account the complexity of the soils and associated uncertainties but also the point
of view and interest of the SES’s beneficiaries.
The project involves six French partners and an international collaborator :

• • Partner 1: UMR 1069 SAS, INRA-Agrocampus Ouest, Rennes, France
  • Partner 2: UMR 1032 SMART, INRA-Agrocampus Ouest, Rennes, France
  • Partner 3: US 1106 Infosol, INRA, Orléans, France
  • Partner 4: UMR 1349 IGEPP, INRA-Agrocampus Ouest-Université Rennes1, Rennes, France
  • Partner 5: SCE Society, Spatial planning and environment, Keran Group, Nantes, France
  • Partner 6: Pôle Métropolitain de Nantes et St Nazaire, Nantes, France
  • Partner 7: Quebec Research and Development Centre (QRDC), Agriculture and Agri-Food Canada
  • (AAFC), Quebec, Canada.

• Coordination: UMR SAS Rennes, C. Walter

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• EC2CO PHOSNAP Les zones d’interface versants-rivières/lacs en tant que bioréacteur producteurs de Phosphore dissous. Elucidation des mécanismes, détermination du rôle de la dynamique de la nappe; évaluation des flux mobilisés. 2015-2016. 

Axe 1: Nature des mécanismes de production du Pdissous et rôle de la nappe sur la sélection des mécanismes impliqués. Rôle des caractéristiques du sol et des pratiques agricoles. Estimation des flux liés aux différents mécanismes.

Méthodes:

• Suivis couplés des hauteurs de nappe et des concentrations en Pdissous sur deux sites (BV de Kervidy-Naizn; site de la Sorme (interface lac/versant); Quantification des flux (mesures, modélisation); Caractérisation des sols du point de vue du P.
• Expérimentations au laboratoire (expériences simulant un battement de nappe; incubation anaérobie…)

Intervenants: INRA SAS, Géosciences Rennes, INRA CARRTEL

Axe 2: Spéciation du Pdissous relargué 

Méthodes: Détermination de la spéciation du P sur échantillons naturels et sur échantillons de laboratoire par couplages extractions séquentielles, ultra-filtrations, mesures ICP-MS, XANES, Nano- SIMS, RMN….

Intervenants: Géosciences Rennes, INRA CARRTEL, IESS

Axe 3: Rôle de la composante microbienne et du compartiment P organique du sol 

Méthodes: Analyse de la distribution du P au sein de la MOS. Caractérisation des phases organiques
du sol porteuses de P (RMN et pyrolise); Quantification du C et du P microbien et mesure de
l’activité enzymatique (expériences simulant un battement de nappe)

Intervenants: IESS, Géosciences Rennes

• Coordination : UMR Géosciences, Rennes (G. Gruau).    

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• REMEDES Occurrence des résidus médicamenteux dans les eaux de surface. 2013-2015. Action ONEMA.

Dans le cadre du Plan National sur les résidus de médicaments dans les eaux et de la directive cadre sur l’eau, le projet vise à étudier simultanément la présence de résidus pharmaceutiques et la présence de marqueurs de contamination fécale indiquant l’origine de la pollution (humaine, porcine, bovine). En 2012, l’action (11, programmation 12-4-1) menée par l’UMR SAS sur le bassin versant Kervidy-Naizin de l’ORE Agrhys a permis de quantifier la présence de résidus vétérinaires d’origine porcine dans l’eau de rivière. Cette nouvelle action propose de coupler l’analyse de résidus médicamenteux à des traceurs de contamination fécale et d’étudier des bassins versants ayant des sources de contaminants d’origine humaine, porcine, ou bovine. Les résidus médicamenteux détectés dans les eaux de rivière peuvent être liés à des pollutions diffuses (apport de boues de STEP, apport d’effluent d’élevage, assainissement individuel) ou des pollutions ponctuelles (rejet de STEP) mais dans tous les cas sont liés à des contaminations fécales. Si les marqueurs classiques de contamination fécale (e.coli) ne survivent pas longtemps dans les sols, les résidus pharmaceutiques peuvent être stockés et potentiellement être transférés hors période d’épandage. Le dosage des stanols dans les eaux permet de caractériser l’origine de la contamination fécale (humaine, porcine, bovine) (Jaffrezic et al., 2011 ; Derrien, 2011, Jeanneau et al., 2012). Le suivi des résidus pharmaceutiques dans les eaux, associé au suivi des stanols, d’e coli, du COD, azote et phosphate sera réalisé dans deux petits BV présentant des pressions plutôt animales dans un cas (Observatoire de recherche en environnement Agrhys) et plutôt humaine sur un sous BV de la Rance en crue et hors crue, hors et pendant les périodes d’épandages. La connaissance des zones d’épandage et des installations d’assainissement sur ces deux sites ainsi que des risques de transfert liés au milieu seront analysés et mis en regard avec la quantification des molécules pour identifier les zones à risques dans le BV.

• Coordination : UMR SAS, Rennes (A. Jaffrezic).    

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• TransP - 2013-2016– Transfert du phosphore des terres agricoles au cours d’eau : stocks et flux, de l’observation à la modélisation- Financé par l'Agence de l'Eau Loire-Bretagne

Le projet comprend 3 volets :

1. La variabilité et la distribution spatiale des stocks et pools de phosphore des sols, du petit bassin versant et à l’échelle régionale (Bretagne).

Ce volet doit permettre de caractériser la variabilité des compartiments de phosphore des sols et leurs déterminants, à différentes échelles spatiales emboitées, afin de déterminer des stratégies pour la surveillance de la qualité des sols (stratégie à adapter en fonction du niveau actuel et de l’agriculture), réciproquement, des stratégies d’adaptation des pratiques agricoles (stratégies à adapter au regard de l’analyse des sols), une intégration pertinente de l’information sol dans la modélisation agro-hydrologique des transferts de phosphore aux échelles régionales et locales.

2. La variabilité temporelle et spatiale des concentrations et des flux de phosphore, l’incertitude en relation avec la fréquence d’échantillonnage. Ce volet doit permettre de caractériser les flux de phosphore, leur variabilité spatiale et temporelle, leurs déterminants. On se focalisera sur 2 points : -analyser la relation entre les flux d’eau, de MES et de phosphore particulaires et dissous, l’attendu étant d’identifier l’importance relative et l’origine spatiale du phosphore dissous, - analyser des stratégies de surveillance des flux de P, dans ces bassins versants, pour recommander des stratégies de surveillance des flux les bassins versants porteurs d’enjeux opérationnels (retenues).

3. Modélisation des transferts de P, de l’échelle du bassin versant élémentaire à celle des retenues et de la région

Ce volet doit permettre d’expliciter, par différentes approches le lien entre sol, pratiques agricoles et flux sortants. On attend en particulier l’élaboration d’un modèle fin, basé sur des sites finement instrumentés et observés, sur lesquels les modèles peuvent être élaborés. On attend ensuite une réflexion sur la généralisation aux échelles intermédiaires, celles des bassins d’alimentation des retenues 3B1.

Coordination: UMR SAS, Rennes (C. Gascuel-Odoux).      

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• ANR MOSAIC - 2013-2017– Approche à l’échelle du paysage de la dynamique de la Matière Organique des Sols dans des systèmes Agricoles Intensifs liés à l’élevage, et dans un contexte de Changements globaux.(ANR Agrobiosphère).

L’objectif du projet est l’étude et la modélisation de la dynamique de la matière organique dans les paysages agricoles sous l’effet des facteurs climatiques (température et régime hydrique), hydrologiques (hydromorphie), pédologiques (propriétés et caractéristiques du sol), agronomiques (amendements, travail du sol) et biologique (biodiversité et activité biologique du sol).

Le site de Kervidy-Naizin constitue le site pilote de ce projet où les données existantes seront complétées par une campagne intensive de caractérisation de la MO et des facteurs considérés afin d’identifier les processus déterminants sa dynamique incluant son exportation au réseau hydrographique, et vers le compartiment atmosphérique. Cette caractérisation sera croisée avec des expérimentations ponctuelles (suivi terrain et/ou incubations). Les processus identifiés et leurs interactions seront ensuite intégrés aux modélisations existantes des différents compartiments (sol, eau, air) et couplés au sein d’une représentation dynamique et intégrée du paysage (spatialisation des sources et puits).

Coordination : UMR SAS - Rennes (coordination : V. Viaud)

Séminaire de lancement le 11/12/2012, Rennes

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• ANR ESCAPADE - 2013-2017– Evaluation de Scénarios sur la Cascade de l’Azote dans les Paysages Agricoles et moDElisation territoriale.(ANR Agrobiosphère)

Le projet a pour objectif d’analyser l’effet des activités agricoles et de la mosaïque paysagère sur la cascade de l’azote dans les territoires en co-construisant des scénarios de gestion de l’azote ensuite évalués par un ensemble de modélisations (« ensemble modelling ») permettant de quantifier les flux d’azote dans l’environnement. Les principales échelles considérées sont celles des paysages de 5 à 30 km2 mais aussi de plus grands territoires régionaux.

L’élaboration des scénarios couplée à leur évaluation par les modélisations vise à proposer des pistes d’atténuation des pertes d’azote réactif dans l’environnement et des pistes d’adaptation des systèmes de production aux changements globaux.Le consortium est basé sur un partenariat pluridisciplinaire recherche / développement sur la gestion de l’azote et des territoires.

Le bassin de Kervidy-Naizin de l’ORE AgrHyS constitue un des 3 sites expérimentaux pilotes du projet sur lesquels les modèles seront implémentés et évalués par comparaison aux mesures des flux d’azote.

Coordination :UMR EGC- Grignon (Coordination : J-L Drouet)

Séminaire de lancement – 19/02/2013, Paris

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• Equipex CRITEX - 2012-2019 - Parc national d’équipements innovants pour l’étude spatiale et temporelle de la Zone Critique des Bassins Versants

CRITEX est un projet porté par deux dispositifs de recherche SOERE : le réseau des bassins versants et le réseau hydrogéologique H+. Cette association correspond à une volonté scientifique de créer de la synergie entre ces deux réseaux et de développer une approche plus holistique de l’étude de la partie continentale du cycle de l’eau.

L’objectif du projet est de déployer une batterie d’outils géophysiques, géochimiques et hydrologiques sur une large étendue spatiale et de répéter ces mesures dans le temps pour relier le comportement macroscopique des bassins versants à une compréhension des processus.

Coordination : IPGP-Paris (J. Gaillardet)

Séminaire de lancement – 22/11/2012, Paris

Plaquettes : 

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• GP5 - 2010 -2012 - Scénarios de reconquête de la qualité des eaux dans les bassins versant bretons littoraux(Grand projet 5, financement Etat PITE)

Coordination : UMR SAS- Rennes (P. Durand)

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• ANR ACASSYA (ANR Systerra) - 2009-2013 - ACcompagner l’évolution Agro-écologique deS SYstèmes d’élevAge dans les bassins versants côtiers.

Ce programme vise à lever des verrous sur le cycle de l’azote et à analyser les modes de transferts à l’échelle de bassins versants opérationnels.

Coordination : UMR SAS-Rennes (C. Gascuel & L. Ruiz)

Séminaire de lancement : janvier 2010
Séminaire de clôture : 14/06/2013

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• Projet EC2CO CODYCARBAZO - 2009-2011- Couplage des dynamiques du carbone et de l'azote : traçage des isotopes C et N de la MOS sur un transect à Kerrien- ORE AgrHys.

Coordination : UMR Bioemco – Paris ( M. Sebillo).

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• PSDR-Grand Ouest CLIMASTER- 2009-2011 - Changement climatique, systèmes agricoles, ressources naturelles et développement territorial.

Ce programme analyser les effets du climat sur les systèmes agricoles et les ressources en sol et en eaux, en relation avec les adaptations de l’agriculture.

Coordination :UMR SAS-Rennes (Philippe Mérot)

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• ANR Jeunes Chercheurs SURFREE 2008-2011.

Déterminer les formes de spectres de REE propres aux différentes surfaces adsorbantes des sols et/ou des suspensions colloïdales, préciser l’effet des compétitions entre surfaces d’adsorption sur la forme des spectres de REE des eaux et des solides, et, enfin, construire un modèle thermodynamique capable de prédire la variabilité des spectres de REE observés dans les eaux et les solides complexes (sols, particules, colloïdes).

Coordination : UMR Géosciences (M. Davranche)

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• Défis scientifiques émergents  FEREDINF’ : FE bioREDuction processes at Mineral/Water/Soil/Bacteria INterFaces (Programme Université Rennes1 – Action incitative) 

Approche qualitative et quantitative pluridisciplinaire (Géochimie, Minéralogie et Microbiologie) de la bioréduction des oxyhydroxydes de fer et des conséquences en termes de séquestration ou libération des éléments traces associés dans les zones humides.2009-2010

Coordination : UMR Géosciences- Rennes (A. Dia)

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• EC2CO-CYTRIX BIOREFE : BIOREduction du Fer : Produits secondaires et mobilité des éléments associés.2009-2010

Développer les méthodologies permettant de quantifier in situ le processus de bioréduction des oxyhydroxydes de fer.
Coordination : Géosciences- Rennes (A. Dia)

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• Programme Intégré européen NitroEurope IP - 2006-2010 - The Nitrogen cycle and its influence on the European greenhouse gas balance.

Le composante 4 (C4 : Nitroscape, coordonnée par P. Cellier) a donné lieu au développement d’une approche de mesure et de modélisation intégrée du cycle de l’azote dans les écosystèmes à l’échelle du paysage. Le bassin de Kervidy-Naizin a constitué un des sites d’expérimentation (Resp. P. Durand, C. Fléchard).

Coordination : CEH Edinburgh (M. Sutton)

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• AFSSET - 2006-2010 - Traçage moléculaire de la contamination fécale dans les agro-systèmes.

Le projet a conduit à proposer aux acteurs de l’eau des outils analytiques de différenciation de l’origine humaine ou animale d’une contamination fécale. Ce type d’outils est primordial pour l’amélioration de la qualité sanitaire des eaux par une augmentation de l’efficacité de la gestion des cas de non conformité, ainsi que pour accéder à une maîtrise des risques sanitaires et répondre ainsi aux nouvelles réglementations.

Coordination : UMR Géosciences-Rennes (Emilie Jardé)

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• Pollution des captages d'eau brute superficiels de Bretagne par les matières organiques - 2005-2010 - (Contrats Région Bretagne-DRASS de Bretagne-Agence de l'Eau Loire-Bretagne).

Déterminer les rôles respectifs des facteurs du milieu physique (pédogéologie, géomorphologie, climat) et des pratiques agricoles sur les transferts de matière organique dans les bassins versants. Mettre au point des outils de traçage des sources de matière organique.

Programme d’évaluation des plans d’actions "Bassins versants en Contentieux Européen".

(Financement Etat PITE) 2007-2008

Coordination : UMR Géosciences-Rennes (Gérard Gruau)
Coordination : UMR SAS-Rennes (Patrick Durand )

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• ECOGERPAPIER - 2006-2008 - Paysages Agricoles, flux de Polluants, Impact Ecologique en Rivière.

L’objectif général du projet est de fournir des éléments explicatifs de l'état écologique d'une rivière par l'activité agricole et l'aménagement du paysage dans le bassin versant qui l'alimente. Kervidy-Naizin a été suivi pour la dynamique des MES.

Resp. Montuelle B. / Grimaldi C. UMR SAS - Rennes.

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• CASDAR Phosphore.2006-2008

Diagnostic du risque de transfert de phosphore des parcelles agricoles vers les cours d’eau en vue de prendre en compte ces éléments dans les pratiques agricoles : Proposition pour une méthode d’évaluation applicable aux systèmes agricoles intensifs de Grand ouest. Suivi des flux et dynamiques du P sur Kervidy-Naizin

Resp. ACTA.
Resp. C. GascuelUMR SAS - Rennes.

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• PRIR DATEAUX -2003-2007- Développement de méthodes de DATatation des EAUX. (Programme de Recherche d'Intérêt Régional).

Ce programme a été mené sur le site de Kerrien-Kerbernez, dans le cadre de l'ORE AgrHyS et également dans le cadre de l'ORE H+.

Resp. Luc Aquilina - Thierry Labasque Géosciences Rennes

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• ECCO- ECODYN - 2003-2007 - Bio-géochimie du Fer et des contaminants associes (As, Cr, Cd)

Il s’agissait d’évaluer le rôle de l’activité biologique et des réactions non métaboliques dans le contrôle cinétique des transformations minéralogiques du fer dans les sols et l'effet de ces transformations sur la mobilité de trois éléments traces (As, Cr, Cd). Le travail a été centré sur les zones humides.

Resp. G. Morin UMR 7590 IMPMC CNRS

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• ECCO-PNRH ATRAP  - 2005-2006 - Analyse du TRAnsfert de Polluants dans les bassins versants : distribution des temps de séjour et modélisation.

L’objectif était d’estimer la distribution des temps de transferts des solutés a partir des propriétés spectrales des séries de concentrations mesurées dans les rivières.

Resp : H. Bendjoudi, UPMC, UMR Sysiphe

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• ECCO-PNRH SONATE - 2004-2006-  Etude du rôle de l’interface SOl-NAppe sur les processus de Transfert de solutés, d’Erosion chimique et sur la diversité bactérienne dans un bassin versant.

Resp. Jérome Molenat, UMR SAS - Rennes.

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• CPER - 2003-2006 - Développement de la recherche sur la maîtrise de la qualité de l'eau en Bretagne.

Le projet visait à analyser, comprendre et modéliser la dynamique et les transferts de la matière organique et des éléments traces métalliques à l'interface sol rivière. Elucider les mécanismes de complexation des éléments traces métalliques par les matières organiques.

Mise au point d’un modèle de transfert de COD (thèse B. Morel, 2009)

Resp. G. Gruau, Géosciences Rennes

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• Programme Evaluation de l'efficacité des actions BEP par modélisation(financement régional)

Coordination : P.Durand