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Impact of irrigated agriculture on groundwater resources in a temperate humid region

Authors :
Luc Aquilina
Marc Leblanc
Virginie Vergnaud-Ayraud
Frédéric Huneau
Milanka Babic
Hélène Celle-Jeanton
V. de Montety
L. Cabot
Yves Travi
S. Tweed
N. Nicolau
Laboratoire Magmas et Volcans (LMV)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Chrono-environnement - UFC (UMR 6249) (LCE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes (EMMAH)
Avignon Université (AU)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Sciences pour l'environnement (SPE)
Université Pascal Paoli (UPP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Hydrosciences Montpellier (HSM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Dreal Rhône-Alpes-Auvergne
Géosciences Rennes (GR)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Direction Régionale de l'Environnement
de l'Aménagement et du Logement
le Fonds Européen de Développement Régional
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)
Laboratoire Chrono-environnement - CNRS - UBFC (UMR 6249) (LCE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pascal Paoli (UPP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Chrono-environnement (UMR 6249) (LCE)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Laboratoire Magmas et Volcans ( LMV )
Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Université Jean Monnet [Saint-Étienne] ( UJM ) -Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Laboratoire Chrono-environnement ( LCE )
Université Bourgogne Franche-Comté ( UBFC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Franche-Comté ( UFC )
Environnement Méditerranéen et Modélisation des Agro-Hydrosystèmes ( EMMAH )
Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université d'Avignon et des Pays de Vaucluse ( UAPV )
Sciences pour l'environnement ( SPE )
Université Pascal Paoli ( UPP ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Hydrosciences Montpellier ( HSM )
Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ) -Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques ( UM2 ) -Université de Montpellier ( UM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Géosciences Rennes ( GR )
Université de Rennes 1 ( UR1 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes ( OSUR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Source :
Science of the Total Environment, Science of the Total Environment, Elsevier, 2018, 613-614, pp.1302-1316. ⟨10.1016/j.scitotenv.2017.09.156⟩, Science of the Total Environment, 2018, 613-614, pp.1302-1316. ⟨10.1016/j.scitotenv.2017.09.156⟩, Science of the Total Environment, Elsevier, 2018, 613-614, pp.1302-1316. 〈10.1016/j.scitotenv.2017.09.156〉
Publication Year :
2017

Abstract

International audience; The groundwater irrigation expansion, and its multiple potential impacts on the quantity and quality of water resources, is not just restricted to areas that are water limited. In this study we present the seasonal impacts irrigation practices can have on groundwater resources in a temperate humid region, where the average annual rain/PET ratio is 1.0. In this system the irrigation expansion is solely supported by groundwater pumping, but despite this only 5 boreholes are monitored for hydraulic head data. In this study, we compensate the scarce hydrophysical dataset by incorporating environmental tracers (major ions, δ18O, δ2H and δ13C) and dating tracers (3H, CFC, SF6 and 14C). Results indicate that at 9 of the 15 irrigation sites investigated, groundwater pumping for irrigation has induced the mixing of recent groundwater (up to < 1 year) with older waters. The origin of the older waters was from either the deeper marl aquifer, or the shallow sand-clay aquifer (SCB) that has a 14C mean residence time (MRT) of up to 9700 years. Secondly, although high nitrate loads in infiltrating waters were being diverted via the artificial subsurface drainage system, increases in fertiliser loads have resulted in higher NO3 concentrations in younger groundwater (NO3: 9–45 mg/L, MRT < 20 years), compared with older groundwater (NO3 ≤ 9 mg/L, MRT > 20 years). The changes in flow pathways, induced by irrigation, also results in seasonal declines in groundwater NO3 concentrations due to mixing with older waters. In temperate humid areas, such evaluations of the seasonal evolution of water residence time, mixing process, and agrochemical contaminants are an important contribution to real water resources management in irrigated catchments.

Details

ISSN :
18791026 and 00489697
Database :
OpenAIRE
Journal :
The Science of the total environment
Accession number :
edsair.doi.dedup.....1f09a0f7f29bdafe00baf0b3f0b8c023