Maintenant que les méthodes optimales permettant la restauration des tourbières post-extraction du Québec sont connues et appliquées, il devient pertinent de s’intéresser aux écotones artificiels laissés en périphérie des sites restaurés. Ce projet visait à caractériser les écarts entre les gradients écohydrologiques d’écotones artificiels périphériques aux tourbières post-extraction et ceux d’écotones de référence dans des tourbières non perturbées et à tester des aménagements visant à amenuiser ces écarts. Des relevés hydrologiques, topographiques et de végétation effectués le long de transects traversant ces écotones ont été réalisés dans un fen et deux bogs post-extraction (Québec et Alberta). Nos résultats démontrent qu’une montée allant jusqu’à 119 cm dans le premier mètre et qu’une nappe phréatique profonde (jusqu’à -65 cm) dans les quatre premiers mètres bordant le canal sont présentes. Une strate arborescente dense (24 000 tiges/ha comparé à un maximum de 2 000 tiges/ha dans les écotones de référence) et une faible présence de mousses ont aussi été notées dans les premiers mètres en bordure de la lisière d’extraction. Ainsi, les perturbations éco-hydrologiques causées par l’extraction de la tourbe sur la tourbière adjacente sont importantes à 1 m du canal, toujours présentes à 8 m et nulles à 25 m. Des travaux d’aménagement ont été testés dans des écotones artificiels afin de réduire leurs écarts éco-hydrologiques avec les gradients des écotones de référence. Le canal de drainage périphérique a été complètement remblayé, la pente du sol aplanie et la végétation arborescente éliminée dans les premiers mètres adjacents à la tourbière post-extraction. Ces aménagements ont mené à une remontée de la nappe phréatique grâce à la diminution des écarts éco-hydrologiques entre les écotones artificiels en périphérie des tourbières post-extraction et les écotones de référence. Ces résultats permettent de suggérer l’intégration de ces étapes dans la restauration des tourbières postextraction. / Now that optimal restoration methods of cutover peatlands are known and applied, it becomes relevant to study the sharp ecotones left at the edge of these sites. This project aimed to characterize the eco-hydrological gradients of these artificial ecotones and to test restoration actions to reduce the eco-hydrological differences between these and reference ecotones. The topography, the hydrology and the vegetation have been characterized along transects extending into these ecotones in one cutover fen and two cutover bogs (Quebec and Alberta). Our results show sharp changes in the elevation of the soil surface and groundwater table, with height differences in soil surface up to 119 cm in the first meter next to the ditch and goundwater table as deep as 65 cm below the surface in the first four meters near the ditch. Tree density up to 24 000 stems/ha compared to a maximum of 2 000 stems/ha in the reference ecotones has been found along the edge in the first meters next to the ditch resulting in mosses coverage much lower than in reference ecotones. Thus, the impacts of horticultural peat extraction activities are important at one meter next to the contour ditch into the adjacent peatland, still present at 8 m and absent at 25 m. To reduce those eco-hydrological disturbances, restoration actions consisting in tree cutting, complete ditch filling and gradual leveling of the soil surface have been tested along the edge of the artificial ecotones. The topography and groundwater table in the managed ecotones showed more progressive gradients which suggests the return of eco-hydrological conditions that will favour a transition similar to the reference ecotones. On the basis of those results, we suggest integrating these steps to restore artificial ecotones as a regular action of restoration processes intended for post-extraction peatlands.

La contamination des aquifères de proche subsurface par les intrants d'origine agricole (nitrates) est un problème mondial.L'utilisation excessive d'engrais depuis plusieurs décennies a impacté la qualité des masses d'eau souterraines et soulève des enjeux pour la santé humaine comme pour celle des écosystèmes. Les nitrates dans les aquifères peuvent être réduits en diazote gazeux par l'activité microbienne hétérotrophique (la biomasse microbienne obtenant l'énergie nécessaire à ce processus via le carbone organique issu de la surface) et/ou par l'activité autotrophique (la biomasse microbienne obtenant cette fois ci son énergie depuis une source proche, lithologique). Les taux de dénitrification sont très variables spatialement, et sont régulés par l'interaction entre la structure des flux d'eau souterrains avec l'activité biogéochimique. Localiser l'activité biogéochimique dans les aquifères est difficilement réalisable à l'échelle des bassins versants, mais paraît crucial pour la gestion des masses d'eau souterraines. Bien que les processus de l'activité microbienne ne puissent pas être entièrement résolus à l'échelle locale, ce manuscrit de thèse propose une caractérisation des taux de dénitrification à l'échelle du bassin versant, basée sur l'analyse de données et sur une approche de modélisation intégrée. Cette thèse propose d'utiliser de manière extensive des traceurs conservatifs et réactifs associés aux flux d'eau souterraine et des modèles de transport afin d'identifier les contrôles géologiques et biogéochimiques sur les capacités de dénitrification dans les aquifères. Cette méthodologie a été appliquée à un aquifère libre cristallin de 76 km² situé en Bretagne. A partir des concentrations en CFC-12, O2, NO3- et N2 dissous mesurées dans 16 puits, il a été possible de reconstituer les chroniques d'apports de nitrate dans la zone saturée et de définir les variations spatio-temporelles de la dénitrification. Il est prouvé ici que la dénitrification est en premier lieu contrôlée par la position des donneurs d'électron. Ce travail propose un cadre d'interprétation général sur la base de l'utilisation combinée et complémentaire des traceurs et sur la modélisation semi-explicite pour estimer à l'échelle régionale les capacités de dénitrification et les stocks de nitrates dans les aquifères. / Unconfined shallow aquifers in agricultural areas are contaminated by nitrates worldwide. Excessive fertilization over the last decades has affected groundwater quality as well as human and ecosystem wellbeing. Nitrate in groundwater can be microbially reduced to dinitrogen gas by heterotrophic (microbes obtaining their energy from surface-derived organic carbon) and autotrophic (microbes obtaining their energy from a lithological source) processes. However, denitrification rates are highly spatially variable, following involved interactions between groundwater flow structures and biogeochemical activity. The location of biogeochemical activity in the aquifer is difficult to access at the catchment scale, but of vast importance to gain predictive capabilities for groundwater management. Even though microbial processes cannot be resolved at the local scale, this dissertation proposes a catchment scale characterization of denitrification rates based on an integrated model- and data-driven approach. The dissertation proposes an extensive use of conservative and reactive tracers combined with groundwater flow and transport models to identify the geological and biogeochemical controls on aquifer denitrification capacities. The methodology is applied to a crystalline unconfined aquifer of 76 km2 size in Brittany, France. Based on CFC-12, O2, NO3-, and dissolved N2 concentrations measured in 16 wells, it is possible to reconstruct historical nitrate inputs to the saturated zone and to define spatiotemporal denitrification activity. It is shown that denitrification is primarily controlled by the location of electron donors. The dissertation proposes a general interpretation framework based on tracer information combined with complementary semi-explicit lumped parameter models to assess regional denitrification capacities and nitrate legacy.