Les petites zones humides des montagnes tropicales: sentinelles de l'utilisation durable des terres et de l'eau – DinBuam

Afin d’avancer dans la compréhension des contrôles socio-environnementaux de la dynamique des bactéries pathogènes fécales, ainsi que dans l'adoption des résultats scientifiques par les parties prenantes, deux verrous majeurs ont été identifiés et sont traités dans le cadre du projet DinBuam, à savoir: (1) la production de données quantitatives sur la distribution spatiale et le rôle des zones humides par rapport au transfert bactérien; (2) une approche transdisciplinaire impliquant toutes les parties prenantes dans des activités participatives.

Ces deux aspects ont été pris en compte dès la préparation du projet afin de pouvoir produire des solutions d'éco-ingénierie efficaces et socialement acceptables. Concrètement, il s’agit d'examiner des interactions physiques, chimiques et biologiques hiérarchiquement imbriquées, depuis l'échelle des couches de sédiments déposées dans les zones humides jusqu’à l’échelle du bassin versant (plusieurs centaines de km2), et de clarifier la manière dont ces interactions sont liées aux trajectoires hydro-sociales (Illustration 1). Notre ambition est ainsi de contribuer à la conception de solutions basées sur la nature pour une gestion durable du paysage, et à la remédiation de l'impact négatif des pratiques non durables actuelles et passées.

Le projet DinBuam combine un ensemble de méthodes et de technologies (Illustration 2) à la pointe dans leurs domaines disciplinaires respectifs, à savoir:

- Cartographie et télédétection de la mosaïque paysagère et des zones humides (Illustration 3) à l'aide de séries temporelles d'images satellite à haute résolution spatiale ;

- Mesure de la contamination actuelle et passée basée sur des méthodes normalisées (concentration de l’indicateur Escherichia coli) et sur la caractérisation d’archives sédimentaires (datation par radionucléides et analyses de l'ADN environnemental) ;

- Étude des populations villageoises par des approches ethnographiques et sociales depuis le niveau individuel (collecte de récits de vie) jusqu'à l'échelle du territoire villageois (enquête collective pour identifier les conflits et les groupes stratégiques) ;

- Expérimentations sur la dynamique des bactéries pathogènes (Illustration 4) à partir de mesures in situ utilisant des microcosmes, et des suivis à haute fréquence des flux d'entrée et de sortie des zones humides en période de crue ;

- Tests de différents scénarios d’usage des terres et climatiques sur le transfert des bactéries pathogènes fécales à l’aide d’un modèle multi-échelles distribué ;

- Développement, production et déploiement d’un réseaux de capteurs à faible coût, et implication des acteurs locaux dans le suivi des mesures (science citoyenne) ;

- Approche participative impliquant une équipe de parties prenantes, i.e., agriculteurs, autorités locales, décideurs politiques et scientifiques (Illustration 5).

A ce stade d’avancement mi-parcours du projet, plusieurs réalisations et résultats probants peuvent déjà être mentionnés.

Les expérimentations en microcosmes dans le sédiment d’une zone humide ont révélé un taux de mortalité proche de zéro (i.e. maintien de la contamination) de l’indicateur de contamination fécal Escherichia coli durant la saison des pluies, et assez faible (demi vie de 11 jours) en début de saison sèche. Ce résultat confirme l’hypothèse que ces dépôts de sédiments constituent un milieu favorable à la survie des bactéries pathogènes. D’après les mesures haute fréquence réalisées lors des crues d’un ruisseau à l’amont et à l’aval d’une zone humide, il semblerait que ces dépôts contaminés soient remis en suspension lors des fortes pluies, et constituent donc une source de pollution à ces occasions.

Concernant la typologie et le profilage des zones humides, une première carte détaillée de l’usage des terres et des zones humides a pu être établie au niveau d’un bassin versant de 250 km2. Les information révélées par cette carte conjuguées à celles obtenues lors des premières campagnes de terrain ont mis en évidence la diversité des usages et la complexité de la mosaïque paysagère en amont des zones humides, lesquelles apparaissent également diverses. Localisées pour la plupart au fond des vallées elles sont pour leur grande majorité très fortement influencées voire déterminée par les activités humaines, principalement des activités de production alimentaire (riziculture, pâturage, pisciculture, production maraichère etc.). L’exploitation d’images à très haute résolution a également permis de produire un nouveau modèle numérique de terrain grâce auquel il a été possible d’améliorer le découpage de la zone d’étude en sous-bassins versants élémentaires et de raffiner le réseau hydrographique numérique. Ces premiers résultats encourageants permettent de caractériser les conditions morphologiques du paysage favorables à l’existence de zones humides, et laissent entrevoir les possibilités de cartographie fine sur de larges étendues.

Cette première phase de projet est par ailleurs marquée par le développement, la qualification et la production (fabrication de 50 exemplaires au Laos par une startup locale) d’un capteur bas coût permettant la mesure de la hauteur d’eau (i.e. pluie, ruisseau et nappe d’eau souterraine) avec une précision millimétrique grâce à une technologie laser.

Dès le début de DinBuam, des réunions et des visites de terrain ont été organisées avec les diverses parties prenantes, i.e. autorités locales (villages, districts, province), Ministère de l’Agriculture et des Forêts, Laboratoire de Maladies Infectieuses, universités, etc. Ces premiers échanges ont permis d’amorcer le travail participatif et les enquêtes ethnographiques et sociales durant plusieurs mois, et d’impliquer des étudiants locaux (2 PhDs et 2 Masters) dans le projet.

En clarifiant les conditions et les limites (à la fois environnementales et ethno-sociales) des options pratiques de gestion des terres qui assurent la conservation des services écosystémiques des zones humides de tête de bassin versant, DinBuam a un fort potentiel pour contribuer à la recherche transversale dans le domaine de la « Science de la Durabilité ». En effet, grâce à un effort interdisciplinaire visant à déchiffrer les déterminants des trajectoires hydro-sociales dans le contexte des zones humides tropicales de montagne, il vise à produire des principes/solutions d'éco-ingénierie qui sont à la fois efficaces et socialement acceptables par le biais d'une approche transversale alignée sur les objectifs de développement durable des Nations Unies. DinBuam propose également de développer une méthode transposable à d'autres pays/contextes dans la bande intertropicale mais aussi dans les régions montagneuses de France et d'Europe où peu d'études existent. Ce partage d'expériences et de résultats du projet peut se faire à travers les réseaux d'observation et d'étude de la zone critique (par exemple l'infrastructure de recherche OZCAR). La proposition a également un fort potentiel de production académique puisque tous les work packages proposés dans le projet ont été conçus avec l'ambition de produire des résultats fondamentaux, méthodologiques et appliqués innovants. L'esprit « Science de la durabilité » de la proposition favorisera la production d'articles transdisciplinaires, dont les conclusions devraient être pertinentes dans un large éventail de situations, sous les tropiques et dans le monde entier.

En utilisant des techniques d'imagerie et de traitement de pointe, le projet contribuera à la cartographie d'une variété de petites zones humides de tête le long d'un gradient de pression humaine, à l'aide de la télédétection, ce qui se traduira par des propositions d'aide à la décision originales et facilement disponibles dans les zones ciblées. En outre, la mise en œuvre d'une surveillance in situ à haute fréquence des indicateurs pertinents (par exemple, les bactéries indicatrices de contamination fécale, la turbidité, le niveau et la vitesse de l'eau) pour assurer la détection et la surveillance des impulsions rapides pendant les crues, ainsi que la mise en place proposée d'un réseau de science citoyenne en relation avec cette surveillance, contribueront également au processus de prise de décision local. Les avancées du projet en termes de recherche sur les agro-écosystèmes et le développement de capteurs à faible coût offriront des opportunités d'établir des liens au niveau européen (eLTER www.lter-europe.net) et national (OZCAR RI www.ozcar-ri.org; TERRA FORMA terra-forma.cnrs.fr/), ainsi qu'au niveau de la région Occitanie (eCONNECT econect.cnrs.fr; ZA PYGAR pygar.omp.eu/).

En réponse à la demande mondiale de nourriture et de matières premières, les zones montagneuses des tropiques humides subissent des changements rapides et importants d'usage des terres (LU) qui entraînent fréquemment des problèmes de perte en sol et augmentent l'apport de sédiments aux rivières, polluant ainsi les eaux de surface. DinBuam se concentrera sur la mobilisation et la propagation des bactéries pathogènes fécales (FPB) en raison de leur pertinence pour la santé publique dans les régions rurales reculées des pays en développement. Les zones humides d'amont (HW) sont des points de convergence des chemins de l'eau et constituent des filtres pour les FPB. Toutefois, lors de précipitations extrêmes, ils pourraient passer du rôle de piège à celui de source de FPB. Dans ce contexte, DinBuam propose une approche partenariale pour préserver ou restaurer les HW, qui sont très peu étudiés et pour lesquels des politiques de gestion font défaut. L'idée centrale de DinBuam est d'évaluer si les HW peuvent être utilisés comme sentinelles de l'utilisation durable des terres et de l'eau. Le projet comprend 6 tâches interconnectées: (1) coordination, gestion, communication, sensibilisation & diffusion; (2) profilage socio-environnemental & cartographie; (3) processus biophysiques ; (4) modélisation multi-échelles ; (5) science citoyenne et capteurs bas coût; (6) approche participative des parties prenantes. L'un des principaux résultats attendus est de proposer une approche systémique qui aidera efficacement à la gestion durable à la fois des HW et des terres en amont des HW, grâce à des stratégies de production agricole respectueuses des sols. Ces stratégies seront co-construites par une équipe de parties prenantes : villageois agriculteurs, ministère des Forêts et de l'Agriculture du Laos (DALaM), Unité de gestion du Parc National NEPL & organisation non gouvernementale (WCS-Laos), laboratoire des maladies infectieuses (LOMWRU), 5 unités mixtes de recherche françaises (GET, iEES, LSCE, CESSMA et CESBIO), et trois start-up (GLobEO, e-biom, MounoyDEV).