Effet des substitutions d'essence sur les cycles biogéochimiques et sur la durabilité des sols
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Contexte

L'introduction massive de résineux réputés productifs soutenue financièrement par le Fonds Forestier National (FFN) et destinée à résorber le déficit de la filière bois après la seconde guerre mondiale, a conduit à une transformation importante des paysages, en particulier en basse et moyenne montagne. Ces peuplements sont souvent équiennes, mono-spécifiques et conduits parfois de façon dynamique pour répondre à la demande croissante en bois (matériau de construction, énergie...). Ces constats posent de nombreuses questions quant à l'effet de ces essences sur leur environnement.

Objectifs

L'objectif général est d'étudier l'effet de la substitution d'essence sur le fonctionnement biogéochimique et biologique des écosystèmes forestiers et sur leur durabilité. L'objectif finalisé est de conclure quant aux conséquences possibles pour les différentes fonctions du sol et de l'écosystème (fertilité, qualité des eaux de surfaces...). Il s'agit de i) mettre en évidence et comprendre les changements au niveau des sols (phase solide minérale et organique ainsi que les solutions) et ii) d'identifier et comprendre les mécanismes sous-jacents et les causes des changements : physiques (pédoclimat induit...), chimiques ou biochimiques (modifications de la qualité et de la quantité des matières organiques produites....), biologiques (prélèvement de la végétation, diversité et fonctionnalité des populations microbiennes et fongiques associées...).

Description du site

Le site est localisé en Forêt domaniale de Breuil Chenue (Saint Agnan 58 ; altitude 650 m, pluviométrie 1400 mm.an-1 ; température moy. annuelle  6°C). Le sol est un Alocrisol développé sur la granulite acide de la Pierre qui Vire. Le peuplement initial est un taillis sous futaie (TSF) vieilli à base de chêne et de hêtre, coupé à blanc en 1975 et remplacé par des plantations de chêne, hêtre, épicéa commun, Douglas, pin Laricio et sapin de Nordmann. Des parcelles de forêt native (TSF) ont été conservées au sein du dispositif. Les peuplements résineux ont reçu (placette fertilisée) ou non (placette témoin) un apport de NPK au pied en 1979 et de PCa en plein en 1983. La densité de plantation pour les peuplements feuillus est de 15000 plants.ha-1 et de 1600 plants.ha-1 pour les peuplements résineux.
Deux types d'approches complémentaires sont conduites sur ce dispositif :

• Approches conventionnelles, consistant notamment à mesurer des pools et flux d'éléments (C, N, P, K, Ca, Mg, Al notamment) dans l'écosystème, afin de comprendre leur répartition et leur circulation. Ces approches sont utilisées depuis l'installation des équipements sur site en 2000.     
• Approches isotopiques, venant en appui aux approches conventionnelles (2H; 15N, 26Mg, 44Ca). L'isotopie, en abondance naturelle ou enrichie, permet d'étudier de façon plus détaillée certain processus et de tracer sous certaines conditions la circulation et la redistribution des éléments dans l'écosystème.

Ces approches sont utilisées à différentes échelles spatiales (sol entier, compartiments particuliers : humus, horizons organo-minéraux, rhizosphère, écosystème entier…).

Installation permanentes et monitoring

• Climat : une station météorologique permettant le calcul de l'ETP et de la pluie incidente au pas de temps horaire
• Humidité du sol : 5 profils de 3 sondes humidité volumique du sol à 15, 30 et 60 cm de profondeur par peuplement équipé (chêne, épicéa, douglas, hêtre); mesures au pas de 2 heures
• Température du sol : 5 profils de 3 sondes implantées aux mêmes profondeurs que pour l'humidité (chêne, épicéa, douglas, hêtre) ; mesures au pas de 2 heures
• Pluviolessivats : 4 capteurs de type gouttière (2 x 0,2 m) installés à 1,2 m sous les couverts (tous les peuplements); prélèvements et analyses mensuels (C, N, cations et anions majeurs)
• Ruissellements de troncs : capteurs de type colliers, installés sur 5 arbres par peuplement, distribués sur le spectre des classes de circonférence, prélèvements mensuels (tous les peuplements sauf foret native) ; prélèvements et analyses mensuels (C, N, cations et anions majeurs)
• Solutions du sol : 5 profils équipés de 3 bougies poreuses insérées à 15, 30 et 60 cm de profondeur, maintenues à une dépression constante (-400hPa). Deux sets de 9 mini-plaques lysimétriques sans tension (5 x 5 cm) installées sous les litières (tous les peuplements); prélèvements et analyses mensuels (C, N, cations et anions majeurs)
• Chutes de litières : 5 bacs de 0,5 m dans les plantations, 10 dans Fn (tous les peuplements); prélèvements trimestriels jusqu'en 2005
• Croissance : inventaires annuels en plein des circonférences à 1.3m (tous les peuplements)

Running multidisciplinary projects on the network:

Labex ARBRE, Microserv (ECOSERV INRA), Eumétasol  (ANR-09-GENM-033-001), SOERE F-ORE-T

Project investigators

Arnaud LEGOUT (INRA BEF) - CONTACTS: arnaud.legout@inra.fr

Contributors

Didier S (INRA BEF), Pollier Benoit (INRA BEF), Bonnaud P (INRA BEF), Bienaimé S. (INRA BEF), van der Heijden G (INRA BEF), Ranger J (INRA BEF), Zeller B. (INRA-BEF), Chassaigne A.(ONF), Richter C. (ONF)

Fundings