Suivi sur le long terme de la restauration ou du maintien de la fertilité en forêt.  

Contexte

Les forêts tempérées françaises sont pour l’essentiel cantonnées sur les sols les moins propices à l’agriculture : sols « ingrats », hydromorphes, caillouteux, pentus... Ce sont bien souvent des sols acides, pauvres chimiquement, vulnérables à la dégradation de leur faible fertilité et ayant parfois subi des pratiques appauvrissantes par le passé (soutrage, surexploitation pour alimenter des manufactures...). La restauration, le maintien voire l'amélioration de la fertilité des sols forestiers n’est pas une préoccupation récente pour les gestionnaires. Depuis les années 70, les crises énergétiques (qui remettent sur le devant de la scène l'intérêt du bois), les épisodes de pluies acides et le contexte actuel de changements globaux (climat, pollution, demande accrue en bois énergie et bois matériau) maintiennent une pression soutenue sur les peuplements et les sols forestiers. Exposés à des stress multiples, les écosystèmes forestiers peuvent alors connaitre des dysfonctionnements susceptibles d’aboutir dans une étape ultime à leur dépérissement.

Objectifs

L'objectif général de ce réseau est d'étudier l’effet de la fertilisation (apport d'amendement minéral, d'engrais...) sur les humus, les sols, les peuplements, les eaux de surface et plus généralement sur le fonctionnement biogéochimique des écosystèmes forestiers et leur durabilité. Les connaissances acquises et restant à acquérir sur ce réseau permettent et permettront d'alimenter des modèles, très utilisés aujourd'hui pour la recherche (test d'hypothèse, aide à la compréhension, prédiction) mais également comme outils de diagnostic et d'aide à la décision.

Description du réseau

Les premières expérimentations françaises de fertilisation forestière datent de la fin des années 60, sous l’impulsion de M. Bonneau. La recherche forestière était alors imprégnée du modèle agronomique de l’époque, qui s’appuyait notamment sur la génétique et l’amélioration des pratiques et techniques culturales (apport d’engrais, lutte contre les pathogènes) pour accroitre la production. Des essais d’apport d’engrais (N, P, K) avaient été mis en place dans des pays frontaliers (Allemagne, Belgique) dès le début du 20ème siècle et cette pratique permettait des gains de production importants. La France était dépourvue d’essais rigoureux en matière de fertilisation et M. Bonneau installa à partir des années 1960 un ensemble de dispositifs, essentiellement en plantation, pour en étudier les effets. Au début des années 1980, des symptômes de dépérissement des forêts sont observés dans plusieurs régions françaises (Vosges, Ardennes…). Le programme de recherche DEFORPA (1983-1995, Landmann et Bonneau, 1995) s’est alors intéressé à l’analyse des causes et aux recommandations pour gérer la crise et prévenir de nouveaux dommages. Les investigations ont notamment porté sur les relations entre pluies acides, dépérissement et fertilité des sols. Les essais de première génération (mentionnés ci-dessus) ont été réexaminés au regard de cette problématique, et de nouveaux essais ont été mis en place. Orientés sur l’amendement calco-magnésien, ces nouveaux essais ont utilement complété les anciens, qui portaient plutôt sur les fertilisants N, P et K.
Ce réseau regroupe aujourd'hui une trentaine de dispositifs répartis dans la France entière. Différentes essences sont représentées (chêne, hêtre, épicéa, sapin, douglas, pin), dont plusieurs peuvent être présentes sur un même dispositif. L'âge des peuplements à la mise en place des essais est très variable, tout comme les produits apportés (engrais, carbonates Ca ou Ca-Mg, gypse, scories...) et les doses administrées (de quelques dizaines de kg à plusieurs tonnes par hectare). L'emprise de chaque dispositif varie de 1 à 6 hectares, en fonction des modalités appliquées, du nombre de blocs, et de la taille des parcelles unitaires (de 0.01 à 1 ha).

Monitoring

A leur installation (avant l'apport des produits), les dispositifs ont généralement fait l’objet d’un « état initial » en bonne et due forme. Ils ont ensuite été mesurés de façon plus ou moins régulière selon les moyens techniques, humains et financiers disponibles pour réaliser les campagnes de prélèvements et les analyses physico-chimiques (sol, humus, peuplement). La fréquence des mesures varie donc bien souvent de l’un à l'autre et en fonction des paramètres suivis (liés aux objectifs initiaux et aux projets scientifiques successifs adossés aux dispositifs).
Différents compartiments de l'écosystème sont concernés (sol, humus, arbre et notamment les feuilles/aiguilles, strate herbacée...). Les effets des produits sur l'écosystème peut être déduit des comparaisons entre les placettes ayant reçu le produit fertilisant et des placettes témoins (écosystème similaire en tout point, mais sans apport). L'évolution des compartiments et de l'écosystème peut ensuite être étudiée en comparant les mesures ou notations enregistrées lors des campagnes successives.
Les déterminations les plus généralement réalisées sont : i) analyses chimiques des sols, horizon par horizon (pédologique ou systématique), ii) analyses chimiques des humus et évaluation des quantités de matière sèche à l'hectare, iii) analyses chimiques des feuilles ou aiguille, iv) inventaires en plein des peuplements, v) inventaires des espèces pour les strates arborée, arbustive, herbacée et muscinale et vi) biomasse-minéralomasse des peuplements sur quelques dispositifs.
Certaines placettes ont également été fortement instrumentées pour devenir des sites ateliers (Potées, Breuil-Chenue, Fougères) dont l'objectif principal est d'étudier les cycles biogéochimiques (circulation des éléments dans l'écosystème) à l'échelle de l'écosystème. L'objectif est alors d'évaluer les flux d'éléments entrant, circulant dans l'écosystème forestier et en sortant, au pas de temps mensuel pendant plusieurs années. Les suivis classiquement réalisés sur les dispositifs du réseau (sol, humus, foliaire, croissance) a minima tous les 10 ans ne donnent qu'une image très partielle du fonctionnement de l'écosystème ; l'étude des flux à une échelle de temps fine permet de comprendre en détail ce fonctionnement.
Les différents échantillons solides collectés sur ce réseau ont pour la plupart été référencés et conservés par BEF. Les bases de données regroupant l'ensemble des données disponibles sur ce réseau sont en cours d'élaboration.

Running multidisciplinary projects on the network:

Insense (ADEME), Labex ARBRE

Project investigators

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

Contributors

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

Fundings