Projet de connaissance des eaux souterraines de la zone Vaudreuil-Soulanges: rapport synthèse déposé au ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques

Le Projet de connaissance des eaux souterraines de la zone Vaudreuil-Soulanges a été financé grâce à un\ud investissement du Ministère du Développement durable, de l’Environnement et de la Lutte contre les\ud changements climatiques (MDDELCC) dans le cadre du Programme d'acquisition de connaissance sur les eaux\ud souterraines (PACES), et grâce à des investissements financiers et en nature de plusieurs partenaires\ud régionaux. Ce projet avait pour but d’établir la cartographie hydrogéologique de la Zone de gestion intégrée de\ud l'eau Vaudreuil-Soulanges sur une superficie totale de 814 km2. Il a été réalisé par l’Université du Québec à\ud Montréal, avec la collaboration de l’École Polytechnique de Montréal, qui ont mis en place une équipe formée de\ud professeurs, d'un agent de recherche, d'étudiants de maîtrise et de doctorat, et de stagiaires de premier cycle.\ud Le projet a été mené en collaboration avec les partenaires régionaux suivants : la MRC de Vaudreuil-Soulanges,\ud l’organisme de bassin versant COBAVER-VS et l’Agence de géomatique Montérégienne (GéoMont).\ud Dans l'ensemble, l'aquifère rocheux de la zone Vaudreuil-Soulanges est très productif pour les roches\ud sédimentaires et moyennement productif pour les roches cristallines du mont Rigaud. Le volume des dépôts\ud sableux est important dans la région de Vaudreuil-Soulanges et ces derniers présentent un bon potentiel\ud aquifère pour les buttes de Saint-Lazare et de Hudson, ainsi qu’à l’esker de Saint-Télésphore. D’autres dépôts\ud sableux sont présents entre Pointe-Fortune et Hudson en longeant la rivière des Outaouais, mais ces derniers\ud ne sont pas exploités pour leur potentiel aquifère, mais plutôt pour leurs matériaux granulaires. L’eau souterraine\ud s’écoule en plaine vers le réseau de drainage majeur (rivière des Outaouais et fleuve Saint-Laurent) à partir des\ud principales zones de reliefs (mont Rigaud, crêtes de Sainte-Justine-de-Newton, butte de Saint-Lazare et de\ud Hudson). À l’emplacement de ces reliefs, les eaux souterraines s’écoulent dans toutes les directions, des hauts\ud topographiques vers les vallées. Une partie de l'écoulement souterrain est intercepté par les rivières et l'aquifère\ud apporte une contribution aux débits des rivières dont l’apport devient crucial en période estivale. L'eau\ud souterraine de la zone d'étude est de bonne qualité de manière générale, mis à part des dépassements des\ud critères de potabilité pour la bactériologie, souvent liés à l’entretien du puits, ainsi que quelques dépassements\ud en fluor liés à la géologie. Le critère esthétique est souvent dépassé pour les concentrations en manganèse, ce\ud qui pourrait être une préoccupation pour la santé des enfants. Très peu de nitrates ont été détectés dans l’eau\ud souterraine et les concentrations mesurées sont bien en-deçà de la norme pour l'eau potable. Les volumes\ud d’eau souterraine utilisés par les particuliers, les villes, l’agriculture et l’industrie sont inférieurs à la recharge,\ud mais la pression des pompages sur la ressource est significative puisqu’elle concerne 29 % de son\ud renouvellement naturel. Les zones de recharge ont des taux de renouvellement élevés mais leur superficie est\ud limitée et ces zones sont également celles où l’aquifère est le plus vulnérable à la contamination depuis la\ud surface : buttes de Saint-Lazare et de Hudson, mont Rigaud, crêtes de till étendues. Les zones les plus\ud vulnérables sont généralement celles ou l’activité agricole est la plus faible, tandis que l’agriculture intensive est\ud principalement localisée dans la plaine argileuse, zone où l’aquifère est peu vulnérable.\ud Les nouvelles données acquises dans le projet PACES-Vaudreuil-Soulanges constituent une base de la\ud connaissance hydrogéologique de la région et apportent des recommandations importantes en termes de\ud gestion de la ressource en eau. Les données acquises permettront d'intégrer l’eau souterraine dans la gestion\ud du territoire à l’échelle de la Zone de gestion intégrée de l'eau Vaudreuil-Soulanges

Projet de connaissance des eaux souterraines du bassin versant\ud de la rivière Bécancour et de la MRC de Bécancour: rapport final déposé au ministère du Développement durable, de l’Environnement, de la Faune et des Parcs

Le Projet de connaissance des eaux souterraines du bassin versant de la rivière Bécancour et de la MRC de Bécancour financé dans le cadre du Programme d'acquisition de connaissance des eaux souterraines (PACES) du Ministère du Développement durable, de l’Environnement, de la Faune et des Parcs (MDDEFP) avait pour but d’établir la cartographie hydrogéologique de la portion de la Zone de gestion intégrée de l'eau Bécancour située dans la région du Centre-du-Québec (superficie totale 2924 km2). Ce projet a été réalisé par l’Université du Québec à Montréal en collaboration avec un ensemble de partenaires régionaux (Conférence régionale des élus du Centre-du-Québec, MRC d’Arthabaska, de Bécancour, de l’Érable et de Nicolet-Yamaska, organisme de bassin versant GROBEC, Agence de Géomatique du Centre-du-Québec et cégep de Thetford).\ud Les résultats de cette étude montrent que l'aquifère rocheux est dans l'ensemble peu productif. Les formations superficielles granulaires, plus perméables, sont peu épaisses et d'étendue limitée, à l'exception de l'aquifère des sables des Vieilles Forges qui pourrait représenter une source importante d'eau potable. L’eau souterraine s’écoule principalement dans le roc fracturé, du secteur des Appalaches à l'amont vers le fleuve Saint-Laurent en aval. Une partie importante de cet écoulement souterrain est intercepté par les nombreuses rivières présentes dans la région. À l'échelle régionale, la recharge de l'aquifère fracturé est estimée à 159 mm/an. Les volumes d’eau souterraine utilisés par les particuliers, les villes, l’agriculture et l’industrie représentent environ 1% de la recharge de l'aquifère fracturé. Une très faible proportion de la recharge (4%) atteint le fleuve Saint-Laurent en aval de la zone d’étude. L'eau souterraine de la zone d'étude est de bonne qualité et peu de dépassements des normes pour l'eau potable ont été identifiés. Les principaux dépassements, pour le fluor et le baryum, seraient d'origine naturelle. Les problématiques identifiées concernent certains critères esthétiques et notamment les concentrations en manganèse. Les concentrations en nitrates observées ne dépassent pas la norme pour l'eau potable. Elles atteignent toutefois, dans la partie amont de la zone d'étude, des concentrations telles qu'elles peuvent être associées à une source anthropique. Les secteurs où l'aquifère rocheux est le plus vulnérable à une contamination provenant de la surface sont situés entre le piémont des Appalaches et l’autoroute 20, aux endroits où les dépôts sableux sont en contact direct avec le roc et où la recharge est élevée.\ud Le projet PACES-Bécancour apporte des connaissances très importantes pour la région au sujet des eaux souterraines. Les données acquises, les cartes produites et les analyses qui en découlent seront directement utiles pour la gestion de la ressource en eau à l'échelle de la Zone de gestion intégrée de l'eau Bécancour

Effects of Local and Landscape Factors on Population Dynamics of a Cotton Pest

BACKGROUND: Many polyphagous pests sequentially use crops and uncultivated habitats in landscapes dominated by annual crops. As these habitats may contribute in increasing or decreasing pest density in fields of a specific crop, understanding the scale and temporal variability of source and sink effects is critical for managing landscapes to enhance pest control. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We evaluated how local and landscape characteristics affect population density of the western tarnished plant bug, Lygus hesperus (Knight), in cotton fields of the San Joaquin Valley in California. During two periods covering the main window of cotton vulnerability to Lygus attack over three years, we examined the associations between abundance of six common Lygus crops, uncultivated habitats and Lygus population density in these cotton fields. We also investigated impacts of insecticide applications in cotton fields and cotton flowering date. Consistent associations observed across periods and years involved abundances of cotton and uncultivated habitats that were negatively associated with Lygus density, and abundance of seed alfalfa and cotton flowering date that were positively associated with Lygus density. Safflower and forage alfalfa had variable effects, possibly reflecting among-year variation in crop management practices, and tomato, sugar beet and insecticide applications were rarely associated with Lygus density. Using data from the first two years, a multiple regression model including the four consistent factors successfully predicted Lygus density across cotton fields in the last year of the study. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Our results show that the approach developed here is appropriate to characterize and test the source and sink effects of various habitats on pest dynamics and improve the design of landscape-level pest management strategies

spatially-explicit test of the refuge strategy for delaying insecticide resistance

The refuge strategy is used worldwide to delay the evolution of pest resistance to insecticides that are either sprayed or produced by transgenic Bacillus thuringiensis (Bt) crops. This strategy is based on the idea that refuges of host plants where pests are not exposed to an insecticide promote survival of susceptible pests. Despite widespread adoption of this approach, large-scale tests of the refuge strategy have been problematic. Here we tested the refuge strategy with 8 y of data on refuges and resistance to the insecticide pyriproxyfen in 84 populations of the sweetpotato whitefly (Bemisia tabaci) from cotton fields in central Arizona. We found that spatial variation in resistance to pyriproxyfen within each year was not affected by refuges of melons or alfalfa near cotton fields. However, resistance was negatively associated with the area of cotton refuges and positively associated with the area of cotton treated with pyriproxyfen. A statistical model based on the first 4 y of data, incorporating the spatial distribution of cotton treated and not treated with pyriproxyfen, adequately predicted the spatial variation in resistance observed in the last 4 y of the study, confirming that cotton refuges delayed resistance and treated cotton fields accelerated resistance. By providing a systematic assessment of the effectiveness of refuges and the scale of their effects, the spatially explicit approach applied here could be useful for testing and improving the refuge strategy in other crop-pest systems. pesticide resistance | predictive evolutionary models | pest management | resistance management P opulation growth will continue to favor agricultural intensification for decades. Because agricultural intensification is associated with increased pest pressure, pesticides generally help to increase yield (1-3). Although significant progress has been made to reduce reliance on pesticides (4, 5), an increasing number of insects and mites exhibit field-evolved resistance to synthetic pesticides, Bacillus thuringiensis (Bt) sprays, and transgenic Bt crops (6, 7). Negative consequences of resistance include increased pesticide use, disruption of food webs and ecosystem services, increased risk to human health, and loss of profits for farmers and industry (1, 3). One of the main strategies for delaying resistance promotes survival of susceptible pests by providing refuges, which are areas of host plants where pests are not exposed to an insecticide. Theory predicts that refuges will slow the evolution of resistance by reducing the fitness advantage of resistant individuals (7-9). Refuges can also reduce the heritability of resistance when susceptible individuals mate with resistant individuals surviving exposure to an insecticide (7). Empirical support for the refuge strategy was provided by short-term laboratory and greenhouse experiments (10, 11). Although these experiments test the hypothesis that mating between susceptible and resistant individuals delays the evolution of resistance, they do not consider several factors that affect resistance in the field (7-9), and thus only provide partial support for effectiveness of the refuge strategy in the field. Retrospective analyses of variation in resistance evolution in the field also suggest that refuges have been effective, but these previous tests have been based primarily on comparisons among species, or qualitative comparisons within species based on a limited number of widely separated geographic areas (12, 13). In such tests, factors that vary among species or geographic areas can confound the effects of refuges. Accordingly, large-scale field tests of the refuge strategy for a single species within a geographic area where factors affecting resistance are similar are needed to test the refuge strategy more rigorously. Moreover, tests of predictive refuge strategy models are required to determine if the refuge strategy can delay resistance (14). Furthermore, to improve our ability to develop efficient refuge strategies, empirical approaches are necessary to characterize effects of refuges on resistance evolution (7, 15). Here we tested the refuge strategy using 8 y of data on refuges and resistance to the insecticide pyriproxyfen in 84 populations of the sweetpotato whitefly (Bemisia tabaci) sampled in cotton fields of central Arizona. We studied the B biotype of B. tabaci, also known as the Asia Minor-Middle East 1 species, which is a key pest of cotton and other crops in Arizona and worldwide (16). The insect growth regulators pyriproxyfen (a juvenile hormone analog) and buprofezin (a chitin synthesis inhibitor) are selective insecticides that have been used for whitefly control in Arizona cotton (Gossypium spp.) since 1996 (17, 18). A single application of either insecticide on cotton when B. tabaci populations start to increase has substantially reduced sprays of broad-spectrum insecticides, helped to conserve natural enemies, and restored farmers ' profits (18, 19). To deter rapid evolution of resistance, farmers in Arizona generally have not used pyriproxyfen to control B. tabaci on crops other than cotton Although B. tabaci is polyphagous, few whitefly crops other than cotton are available in central Arizona from June to September, when pyriproxyfen is sprayed on cotton. In principle, crops that could act as refuges include spring melons (Citrullus lanatus and Cucumis melo), alfalfa (Medicago sativa) and cotton not treated with pyriproxyfen (referred to hereafter as untreated cotton). B. tabac

Towards a coherent framework for the multi-scale analysis of spatial observational data: linking concepts, statistical tools and ecological understanding

Recent technological advances facilitating the acquisition of spatial observational data and an increasing awareness of issues of spatial pattern and scale have fostered the development and use of statistical methods for multi-scale analysis. These methods can be interesting tools to improve our understanding of natural systems, but their use must be guided by a good comprehension of the statistics and their assumptions. This thesis is an effort to develop a coherent framework for multi-scale analysis and to identify theoretical, statistical and practical issues and solutions. After defining terminology and concepts, several methods are compared using a common dataset in Chapter 2. The geostatistical method of regionalized multivariate analysis is identified as possessing several advantages, but shortcomings are identified, discussed and addressed in two manuscripts. In the first one (Chapter 3), a mathematical formalism is presented to characterize the spatial uncertainty of cokriged regionalized components and an approach is proposed for the conditional Gaussian co-simulation of regionalized components. In the second manuscript (Chapter 4), the theory underlying coregionalization analysis is discussed and its robustness and limits are assessed through a theoretical and mathematical framework. The assumptions underlying the method and the high levels of uncertainty associated with its use highlight problems with the interpretation of results, and issues with the application of probabilistic models in a spatial context (Chapter 5). Coregionalization analysis with a drift (CRAD), presented in detail in two co-authored publications, is proposed as a sensible alternativeDes avancées technologiques récentes facilitant l'acquisition de données observationnelles spatiales, et la conscientisation grandissante des chercheurs aux problèmes d'échelles, ont favorisé le développement et l'utilisation de méthodes statistiques d'analyse multi-échelles. Ces méthodes peuvent être des outils intéressants pour améliorer notre compréhension des écosystèmes, mais leur usage nécessite une bonne connaissance des théories statistiques et des hypothèses qui leur sont sous-jacentes. Cette thèse a pour but de contribuer au développement d'un cadre conceptuel cohérent pour l'analyse multi-échelles en identifiant des problématiques et des solutions théoriques, statistiques et pratiques. La terminologie et les concepts appropriés sont d'abord définis. Ensuite, dans le chapitre 2, plusieurs méthodes sont comparées en utilisant un jeu de données commun. La méthode géostatistique d'analyse multivariable régionalisée semble offrir plusieurs avantages, mais certains problèmes sont identifiés, discutés et traités dans deux articles publiés. Le premier (chapitre 3) présente un formalisme mathématique servant à caractériser l'incertitude spatiale des composantes régionalisées cokrigées et propose une approche pour la co-simulation conditionnelle Gaussienne de composantes régionalisées. Dans le deuxième article (chapitre 4), l'analyse de corégionalisation est discutée et la robustesse ainsi que les limites de cette méthode sont évaluées selon une analyse théorique et mathématique. Les postulats de cette méthode et le haut niveau d'incertitude lié à son utilisation mettent en évidence des problèmes associé

Social networks influence farming practices and agrarian sustainability.

The social-ecological effects of agricultural intensification are complex. We explore farmers' perceptions about the impacts of their land management and the impact of social information flows on their management through a case study in a farming community in Navarra, Spain, that is undergoing agricultural intensification due to adoption of large scale irrigation. We found that modern technology adopters are aware that their management practices often have negative social-ecological implications; by contrast, more traditional farmers tend to recognize their positive impacts on non-material benefits such as those linked with traditions and traditional knowledge, and climate regulation. We found that farmers' awareness about nature contributions to people co-production and their land management decisions determine, in part, the structure of the social networks among the farming community. Since modern farmers are at the core of the social network, they are better able to control the information flow within the community. This has important implications, such as the fact that the traditional farmers, who are more aware of their impacts on the environment, rely on information controlled by more intensive modern farmers, potentially jeopardizing sustainable practices in this region. We suggest that this might be counteracted by helping traditional farmers obtain information tailored to their practices from outside the social network

Processes controlling 234U and 238U isotope fractionation and helium in the groundwater of the St. Lawrence Lowlands, Quebec: The potential role of natural rock fracturing

The goal of this study is to explain the origin of 234U–238U fractionation in groundwater from sedimentary aquifers of the St. Lawrence Lowlands (Quebec, Canada), and its relationship with 3He/4He ratios, to gain insight regarding the evolution of groundwater in the region. (234U/238U) activity ratios, or (234U/238U)act, were measured in 23 groundwater samples from shallow Quaternary unconsolidated sediments and from the deeper fractured regional aquifer of the Becancour River watershed. The lowest (234U/238U)act, 1.14 ± 0.01, was measured in Ca–HCO3-type freshwater from the Quaternary Shallower Aquifer, where bulk dissolution of the carbonate allows U to migrate into water with little 234U–238U isotopic fractionation. The (234U/238U)act increases to 6.07 ± 0.14 in Na–HCO3–Cl-type groundwater. Preferential migration of 234U into water by α-recoil is the underlying process responsible for this isotopic fractionation. An inverse relationship between (234U/238U)act and 3He/4He ratios has been observed. This relationship reflects the mixing of newly recharged water, with (234U/238U)act close to the secular equilibrium and containing atmospheric/tritiogenic helium, and mildly-mineralized older water (14C ages of 6.6 kyrs), with (234U/238U)act of ≥6.07 and large amounts of radiogenic 4He, in excess of the steady-state amount produced in situ. The simultaneous fractionation of (234U/238U)act and the addition of excess 4He could be locally controlled by stress-induced rock fracturing. This process increases the surface area of the aquifer matrix exposed to pore water, from which produced 4He and 234U can be released by α-recoil and diffusion. This process would also facilitate the release of radiogenic helium at rates greater than those supported by steady-state U–Th production in the rock. Consequently, sources internal to the aquifers could cause the radiogenic 4He excesses measured in groundwater