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PLANTATIONS SUR SOLS À HYDROMORPHIE TEMPORAIRE

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PLANTATIONS SUR SOLS À HYDROMORPHIE TEMPORAIRE
PLANTATIONS SUR SOLS
À HYDROMORPHIE TEMPORAIRE
G . LÉVY
QUELQUES RAPPELS SUCCINCTS SUR LES SOLS À HYDROMORPHIE TEMPORAIRE
Formation, morphologie, fonctionnement
Pour qu'il y ait sol à hydromorphie temporaire, il doit exister dans le sol un horizon relativement
imperméable recouvert de matériaux plus perméables . Pendant les périodes où les précipitations
sont supérieures à l'évapotranspiration, il y a formation d'une nappe « perchée sur l'horizon
imperméable, qui en constitue ainsi le « plancher » ; cette nappe fluctue dans les horizons
supérieurs perméables.
Les fluctuations et le niveau supérieur atteint par la nappe dépendent du sol (profondeur et
caractère plus ou moins perméable du plancher), du climat (précipitations, évapotranspiration
potentielle), de la topographie, du couvert végétal (type de peuplement, structure, développement).
Les nappes laissent sur le profil des traces dites de . marmorisation .' . En effet, en présence
d'une nappe acide, le fer du sol est réduit et mobilisé . Lorsque les nappes disparaissent, ce fer
est redistribué et réoxydé, il précipite en certains endroits privilégiés ; il y a ainsi création de
zones plus ou moins rouilles, enrichies en fer, et de zones plus ou moins décolorées, appauvries
en fer . Dans un pseudogley, sol type à hydromorphie temporaire importante et remontant jusqu'à
proximité de la surface, il y a ainsi une marmorisation par taches dans les horizons de
fluctuation de la nappe, et plutôt linéaire ou réticulée dans le plancher . Les différentes variantes
par rapport au profil type du pseudogley dépendent des propriétés des matériaux, notamment
de leur texture.
Il existe des pseudogleys primaires, dans lesquels le plancher de la nappe et les horizons
supérieurs dans lesquels elle fluctue proviennent de dépôts géologiques différents, et des
pseudogleys secondaires, formés sur un matériau homogène à l'origine mais où le plancher s'est
imperméabilisé par lessivage des argiles, ou parfois, par tassement.
Propriétés des sols à hydromorphie temporaire pour les végétaux
Les différentes espèces végétales, dont les arbres, ont un comportement très variable en
présence d'une nappe temporaire ; certaines s'y adaptent plus ou moins, d'autres non.
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G . LÉVY
L'ennoyage du sol induit un déficit en oxygène au niveau racinaire . Ces conditions défavorables
sont souvent à l'origine :
— d'un mauvais fonctionnement des racines, qui peut se traduire chez le végétal par un
déficit en éléments minéraux, particulièrement en azote comme chez l'Épicéa commun (Lévy,
1981), et même, dans certains cas, par un déficit hydrique (Granier et Lévy, 1981).
— d'une extension limitée en profondeur du système racinaire ; le volume de sol prospecté
est ainsi réduit, de même que les réserves en eau utilisable du sol en période de dessèchement : il y a alors création ou accentuation d'un déficit hydrique dans les tissus végétaux . Les
plantes souffrent ainsi souvent plus de la sécheresse, paradoxalement, que sur sol sain.
Ces propriétés défavorables des sols à hydromorphie temporaire sont plus ou moins prononcées
selon les fluctuations de la nappe, mais elles dépendent aussi des caractéristiques des sols,
notamment de la texture, qui interviennent sur le potentiel d'oxydo-réduction de la nappe.
MISE EN VALEUR FORESTIÈRE DES SOLS À HYDROMORPHIE TEMPORAIRE
Les problèmes de la chênaie
Le peuplement « naturel ' sur ces sols est le plus souvent constitué par une chênaie . Des
problèmes n'existent pratiquement que lorsque l'hydromorphie est assez prononcée et superficielle, ce qui correspond généralement à un plancher apparaissant à moins de 60 cm de
profondeur . Les stations concernées couvrent des surfaces importantes dans l'Est et le Centre
de la France, et sont parmi les plus difficiles à mettre en valeur par la forêt.
Le gestionnaire est souvent amené à effectuer
des plantations dans ces stations, en raison
des problèmes que pose la chênaie :
— problèmes de régénération . Les
coupes provoquent une remontée du niveau
des nappes, ce qui crée des conditions de
milieu très difficiles . Ainsi, sur pseudogley
acide, le sol peut alors être envahi par la
Molinie (Mol/nia coerulea (L .) Moench .) ou par le
Crin végétal (Carex brizoides L .), et les semis
de Chêne disparaissent souvent en 2-3 ans
(Becker et Lévy, 1983b).
— problèmes de croissance . Sur argile
recouverte de limons, le peuplement est souvent convenable tant que l'épaisseur de la
couche de limons est supérieure à 30 cm ; mais
si tel n'est pas le cas, le peuplement est très
mal-venant, surtout si la transition argile-limon
est brutale ; le sol est alors souvent un pélosol-
Chênes pédonculés adultes sur pélosol-pseudogley.
Forêt communale de Charmes (88).
Photo G . LÉVY
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Plantations sur sols à hydromorphie temporaire
pseudogley . Sur pseudogley acide, le peuplement de taillis-sous-futaie tend souvent à se
dégrader, avec disparition progressive du taillis (Becker, 1972) ; les nappes deviennent alors
plus superficielles, et la croissance des réserves est affectée.
— et même, problèmes de survie . Des dépérissements du Chêne pédonculé peuvent intervenir sur sols hydromorphes à texture grossière, ainsi ceux qui ont suivi la sécheresse de 1976,
par exemple sur les pseudogleys podzoliques de Tronçais (Becker et Lévy, 1983a)
Plantations et assainissement : problèmes généraux
Confronté aux problèmes que pose la chênaie naturelle » sur ces sols, le gestionnaire sera
souvent amené à effectuer des plantations . Il pourra alors envisager d'assainir préalablement la
parcelle, en mettant à la disposition du système racinaire des jeunes plants un sol affranchi, au
moins partiellement, de sa nappe.
Les drains enterrés, très utilisés en agriculture, ne conviennent pas, ne serait-ce que parce
qu'ils risqueraient d'être colmatés par les racines des arbres . L'assainissement sera donc
généralement réalisé en forêt par création de fossés ou, quand le plancher est trop superficiel
(par exemple à moins de 40 ou 50 cm de profondeur), de billons.
Quel écartement de fossés adopter ? Les formules du drainage agricole ne sont guère utilisables
en matière forestière, pour des raisons diverses :
• Raisons d'ordre théorique
Si l'on suppose un régime (hydrique) permanent, ce qui est valable d'une manière très approximative dans la moitié Nord de la France, on peut appliquer par exemple la formule de DupuisForchheimer :
E = écartement des fossés (m)
h = hauteur maximum admissible de la nappe stabilisée au-dessus
K
E = 2h
du plancher (m)
Oc
K = conductivité hydraulique (m/j)
Qc = débit caractéristique (m/j)
Or, on ne connaît pas la valeur de h pour les différentes essences forestières.
Si l'on voulait appliquer, ce qui serait plus exact, les formules du régime temporaire, il serait
nécessaire de connaître en plus, pour chaque essence :
0 = durée critique de submersion du système racinaire, et P – périodicité admissible de cette
submersion,
ce qui n'est pas le cas.
Il serait très difficile de déterminer expérimentalement toutes ces variables inconnues dans le
cas d'espèces ligneuses.
• Raisons d'ordre technique et économique
L'application des formules risquerait d'aboutir en .général, pour les sols posant des problèmes
de mise en valeur forestière, à des fossés bien trop rapprochés, de ce point de vue ; ainsi, si
l'on choisit arbitrairement, à titre d'exemple, les valeurs : 0 = 10 j et P – 1 an, ou h tel que la
nappe se stabilise à – 25 cm de profondeur, on obtient pour un pseudogley moyennement
défavorable des écartements voisins de 6 m . Dans ces conditions, les fossés créeraient bien des
obstacles aux entretiens mécaniques, et l'investissement réalisé à long terme aurait une rentabilité douteuse.
Pour l'ensemble de ces raisons, on sera amené, lorsqu'on effectuera un assainissement par
fossés, à choisir un écartement qui sera généralement supérieur à l'optimum, tout en donnant
des résultats satisfaisants au niveau de la survie et de la croissance des plants.
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G . LEVY
En pratique, seuls des essais sur plantations effectués dans chaque contexte (grand type de
station), comprenant témoin non assaini, fossés à écartement « raisonnable » et/ou billons,
peuvent fournir des données permettant de choisir en connaissance de cause espèces et
éventuellement type d'assainissement . Ces essais devraient ainsi en principe déboucher dans
chaque cas sur deux types de possibilités :
— choix d ' une espèce assez « adaptée » à la station, pas d ' assainissement,
— choix d'une espèce moins adaptée, mais plus performante, avec assainissement.
Nous sommes actuellement en mesure de faire le point (provisoire) sur nos quatre plus anciens
essais, deux sur résineux, deux sur Chêne pédonculé . Chacune de ces deux catégories
d'espèces est implantée sur deux types de sols „ à problèmes » bien représentés dans l'Est de
la France (Lévy, 1972) :
— un pseudogley sur alluvions ; texture limono-sableuse puis argileuse,
— un pélosol-pseudogley, à texture limono-argileuse (de moins de 30 cm d'épaisseur) sur
argile lourde.
Chaque essai comporte un témoin, des fossés à écartement 10, 20 et 40 m, et des billons.
LE POINT SUR QUATRE ESSAIS DE PLANTATION EN SOL HYDROMORPHE
Essais sur résineux
Ils sont implantés en forêt communale d'Essegney (88) pour le pseudogley, d'Evaux-et-Ménil (88)
pour le pélosol-pseudogley . La plupart des espèces présentes sur ces essais a été plantée il y a
16 ans (printemps 1969) ; d'autres sont plus jeunes . Certaines espèces ne sont représentées que
dans l'une des deux stations.
Lorsque l'assainissement améliore le comportement des plants, la modalité la plus efficace est
constituée par les fossés (écartement 10 ou 20 m) sur pseudogley, par les billons sur pélosolpseudogley.
• Épicéa commun
— sur pseudogley (16 ans) . Bon comportement des témoins non assainis : mortalité 8,5 % hauteur moyenne 8,9 m ; sur fossés à écartement 20 m : 9,8 m.
— sur pélosol-pseudogley (16 ans) . La mortalité des témoins reste faible (9,2 %), mais la
croissance est lente (6,2 m) et pratiquement non améliorée par assainissement.
• Mélèze d'Europe
— sur pseudogley (16 ans) . Le comportement des témoins n'est guère satisfaisant : mortalité
atteignant 26,7 % des plants, hauteur de 8,6 m, mais, contrairement à l'Épicéa, le rythme de
croissance baisse depuis quelques années . L'assainissement par fossés (écartement 20 m)
permet de réduire la mortalité à 13 % et d'amener la hauteur moyenne à 9,8 m avec un rythme
annuel de croissance plus satisfaisant.
— sur pélosol-pseudogley (16 ans) . La mortalité des témoins est de 32,3 %, leur hauteur de
7,2 m, et leur rythme de croissance baisse depuis quelques années encore plus nettement que
sur pseudogley . Si les billons améliorent nettement le taux de survie (14,5 % de mortalité), ce
n'est pas le cas pour la hauteur (7,7 m) ni pour le rythme de croissance.
• Douglas
— sur pseudogley (5 ans) . Le drainage permet d'obtenir un taux de survie acceptable et une
croissance initiale intéressante, alors que le témoin pousse nettement moins et présente un taux
de mortalité important (36 %) .
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Plantations sur sols à hydromorphie temporaire
Plantation expérimentale de 9
ans sur pélosol-pseudogley :
Epicéas et Douglas dans un
placeau témoin. Forêt communale d'Evaux-et-Ménil (88).
Photo
M.
ADRIAN
Plantation expérimentale de 9
ans sur pélosol-pseudogley :
Douglas dans un placeau billonné. Forêt communale
d'Evaux-et-Ménil (88).
Photo M ADRIAN
— sur pélosol-pseudogley (16 ans) . Le billonnage permet de réduire considérablement le taux
de mortalité du témoin (de 69 à 3 %) et d'obtenir une croissance importante pour ce type de sol
(9,8 m contre 7,1 m pour les survivants dans le témoin).
• Pin weymouth
— sur pseudogley (16 ans) . Cette essence semble très peu sensible à l'excès d'eau dans cette
station : la mortalité est pratiquement la même pour le témoin et les modalités assainies, et la
croissance du témoin est bonne (10,2 m, contre 10,7 m si l'on draine) . Malheureusement, la
rouille vésiculeuse a tait des ravages : de 40 à 45 % de mortalité.
• Pin laricio de Calabre
— sur pseudogley (11 ans) . Le témoin se comporte assez honorablement : 4,3 m et 21,2 % de
mortalité . Les fossés à écartement 20 m améliorent la survie (mortalité : 11,0 %) mais pratiquement pas la croissance (4,7 m).
• Pin sylvestre
— sur pélosol-pseudogley (14 ans) . La croissance du témoin est acceptable, compte tenu du sol
(6,8 m), elle n'est pratiquement pas améliorée sur billons (7,0 m) ; la mortalité ne dépasse pas
7%.
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G . LEVY
Ces résultats permettent de proposer certaines solutions pour le reboisement de ces sols à
hydromorphie temporaire à l'aide d'essences résineuses, sous réserve cependant de confirmation ultérieure :
sur pseudogley
— sans assainissement
Épicéa commun, probablement Pin laricio de Calabre,
— avec drainage (par exemple fossés distants de 20 m) : Mélèze d'Europe, probablement
Douglas,
sur pélosol-pseudogley
— sans assainissement : Pin sylvestre,
— sur billons : Douglas.
Essais sur Chêne pédonculé
L'essai est dans ce cas plus complexe, puisqu'aux modalités d'assainissement, on a associé ou
non une fertilisation.
Les résultats présentés ci-après correspondent à des mesures effectuées 7 ans après la plantation :
— sur pseudogley, la mortalité est assez faible (11,9 % pour le témoin), et il n'y a pas
d'effet positif significatif du drainage par fossés rapprochés sur la survie ou la croissance des
plants .
— sur pélosol-pseudogley par contre, le billonnage a eu des effets très positifs : il a abaissé
la mortalité de 29 à 12 % et amélioré la croissance en hauteur de 41 % . Avec fertilisation en
plus du billonnage, ce dernier chiffre passe à 59 % (par rapport au témoin non fertilisé).
QUELQUES RÉSULTATS COMPLÉMENTAIRES UTILES POUR LE CHOIX DES ESPÈCES
SUR SOL HYDROMORPHE
Une étude des relations station-nutrition-production effectuée dans le Nord-Est, sur Épicéa
commun adulte, dans des stations couvrant une gamme étendue d'hydromorphie, a montré que
la production de cette espèce était très souvent convenable ; elle ne devenait faible que lorsque
le plancher très argileux était proche de la surface, notamment sur pélosol-pseudogley (Lévy,
1978) . Ces résultats confirment ceux des essais de plantations (voir page 310, Essais sur
résineux).
De la même façon, des observations sur adultes confirment que le Pin sylvestre serait une des
très rares essences indigènes à présenter un comportement honorable sur pélosol-pseudogley.
Une plantation expérimentale effectuée en 1962 par l'Office national des Forêts en forêt communale de Vittel (88) montre actuellement une survie et une croissance assez correctes du Pin
laricio de Calabre sur pélosol-pseudogley, surtout avec fertilisation, compte tenu du sol (Beckel,
1983).
Une étude effectuée sur Chêne rouge adulte montre que cette espèce est très sensible
(mauvaise croissance) à une hydromorphie assez superficielle sur sol à texture fine Ornanoargileuse), alors que son comportement est bien meilleur dans des conditions d'hydromorphie
semblables si la texture est sableuse (Belgrand, 1983).
Bien que le Chêne pédonculé apparaisse un peu plus résistant à la présence d'une nappe
superficielle que le Chêne sessile (Lévy, Becker et Garreau, 1986), cette dernière essence
semble préférable sur pseudogley acide à texture assez grossière car,
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Plantations sur sols à hydromorphie temporaire
— d'une part sa croissance intrinsèque y est meilleure, et il réagit positivement
au drainage, contrairement au pédonculé
(Becker et Lévy, 1986).
— d'autre part, le pédonculé est susceptible de dépérir sur ces sols à la suite de
fortes sécheresses, comme nous l'avons
signalé précédemment (voir page 308, Les
problèmes de la chênaie).
Pins sylvestres adultes sur pélosol-pseudogley.
Forêt communale de Damas-aux-Bois (88).
Photo G . LEVY
CONCLUSIONS
Nos recherches sur ce problème des plantations sur sols à hydromorphie temporaire se poursuivent dans différentes directions et concernent:
— d'autres types de sols hydromorphes,
— d'autres espèces, qui semblent bien adaptées à l'excès d'eau (Thuya géant,
contorta, etc . . .).
Pinus
— un type d'assainissement dit ' biologique ,>, qui consiste à introduire en mélange à
l'essence intéressante une espèce qui s'enracine bien dans les pseudogleys et dont la transpiration contribue à l'abaissement du niveau de la nappe, en l'occurrence l'Aulne glutineux (Kreutzer, 1961 ; Lévy, 1982).
Enfin, il peut être utile de rappeler rapidement quelques précautions qu'il convient de prendre
lors d'un reboisement sur sol à hydromorphie temporaire :
— éviter d'effectuer des coupes à blanc sur de trop grandes surfaces, sinon les risques de
mortalité des jeunes plantations au cours des périodes sèches seraient accrus : en effet, I'ETP,
donc la demande transpiratoire, peut alors être trop élevée pour des plants dont l'extension de
l'enracinement a été précédemment limitée en profondeur par la présence d'une nappe.
— proscrire le passage d'engins lourds tant que le sol n'est pas suffisamment ressuyé ; cela
provoquerait un tassement considérable du sol, très difficilement réversible ..
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G . LEVY
— même si l'on n'assainit pas la parcelle même à reboiser, éviter l'arrivée d'eau provenant
de l'amont par la création d'un fossé de ceinture.
— reboiser rapidement après la coupe, avec une espèce à croissance initiale pas trop lente,
sinon la remontée des nappes peut détériorer les propriétés du sol, notamment sa structure.
G . LEVY
Station de Recherches sur les Sols,
la Microbiologie et la Nutrition des Arbres forestiers
CENTRE DE RECHERCHES FORESTIÈRES (I .N .R.A.)
B .P . 35
54280
CHAMPENOUX
SEICHAMPS
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