CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES, SUBSTITUTION D’ESSENCES …
Transcript of CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES, SUBSTITUTION D’ESSENCES …
CYCLES BIOGÉOCHIMIQUES, SUBSTITUTION D’ESSENCES ET QUALITE DES EAUX D’ÉCOULEMENT DANS LE MORVAN
Philippe AMIOTTE SUCHET
Université de BourgogneLaboratoire Biogéosciences
L’Agence de l’Eau Seine-NormandieLe Conseil Régional de Bourgogne
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 2
résineuxfeuillus
Milieu aquatique
sols
litières
substratum
De quoi parle-t-on ?
Flux d’eau
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 3
résineuxfeuillus
Milieu aquatique
sols
litières
substratum
De quoi parle-t-on ?
acidificationMatières
organiques dissoutes
Flux d’eau
Flux de matières
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 4
Cycles biogéochimiques forestiers
INRA, unité Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 5INRA, unité Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers
Cycles biogéochimiques forestiersperturbations potentielles liées à la substitution feuillus-résineux
Apport H+
Export Ca2+ Mg2+ K+ Na+
Minéralisation MO en baisse
Efficience des prélèvements
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 6
végétation
Équilibre de l’échange cationique
Matière organique
- --
-
--
-
--
-
-
Mg++
Ca2+ H+
H+
K+
H+
K+
Na+
K+
SOLcomplexe
argilo-humique
Mg++
K+
K+
K+
Na+
K+
K+
SO42-
Cl-
Ca++
Cl-H+
Minéraux des
roches
ruisseauxMg, K
, Na…
Mg, K, Na,..;alté
ration
drainage
Mg, K, N
a,..;Solution du SOL
minéralisatio
n
Mg, K, Na,..;
prélèvement
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 7
Matière organique
- --
-
--
-
--
-
-
H+
H+ H+
H+
H+
H+
K+
H+
H+
SOLcomplexe
argilo-humique
Mg++
Na+
Minéraux des
roches
ruisseauxMg, K
, Na… H +
altératio
ndrainage
Solution du SOL
H+
H+
H+
H+
H+
H+H+
H+
H+
H+H+
H+
H+
Équilibre de l’échange cationique
pH solution du sol
pH ruisseaux
Mg, K, N
a,..;
minéralisatio
n
végétationMg, K, Na,..;
prélèvement
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 8
Une question de convergence de facteurs
Substratum difficile à altérer (granite, grès ,…)
= sol pauvre + faible capacité d’échange
Climat humide & frais => faible
minéralisation/altération
Essence forestière à croissance rapide + rotations courtes + piège
à aérosols
Apports atmosphériques acides(masses d’air polluées)
acidification
+
+
=
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 9
Que faut-il observer ?
3
4
5
6
7
8
9
0 1 2 3 4 5 6
volume d'acide fort ajouté (ml)
pH
Pouvoir tamponPouvoir tampon
Capacité de neutralisation des acides = alcalinité = [HCO3
-]
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 10
résineuxfeuillus
Milieu aquatique
sols
litières
substratum
Quel constat ?
acidificationMatières
organiques dissoutes
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 11
Site expérimental Breuil-Chenuesolutions sols forestiers
Yonne, Cure, Cousin, suivi 6 exutoires
18 ruisseaux « tête de bassin » sous couvert forestier - 5 camp.
Suivi 4 BV « tête de bassin » résineux vs feuillus
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 12
Suivi 4 BV : pH - Alcalinité
pH ne sont jamais dans la gamme de pH acides, ils sont toujours supérieurs à 5,5
Grande variabilité pour ces valeurs et des valeurs très faibles sur les BV R1 et R2
pH
janv. 1999 mai 1999 sept. 1999 janv. 2000 mai 2000 sept. 2000 janv. 2001
un
ité
pH
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
FMR1R2
Alcalinité
janv. 1999 mai 1999 sept. 1999 janv. 2000 mai 2000 sept. 2000 janv. 2001
me
q/l
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
FMR1R2
Amiotte Suchet et al., 2007
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 13
Suivi 4 BV :Carbone Organique Dissous
janv. 1999 mai 1999 sept. 1999 janv. 2000 mai 2000 sept. 2000 janv. 2001
mg
/l
0
2
4
6
8
10
12
14
FMR1R2
2 fois plus concentré sous feuillus que sous résineux
Amiotte Suchet et al., 2007
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 14
Suivi 18 BV tête de bassin (5 campagnes)
Amiotte Suchet et al., 2011
carbone organique dissous capacité de neutralisation des acides
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 15
Suivi 18 BV tête de bassin (5 campagnes)
Communautés d’hyphomycètes
(dégradeurs primaires)
avril novembre
L’influence de la végétation riveraine n’est réelle qu’en novembre et affecte essentiellement la
richesse taxonomique
Amiotte Suchet et al., 2011
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 16
Suivi 18 BV tête de bassin (5 campagnes)
Macro-invertébrés
L’influence du couvert végétal est plus
sensible en mars
Le groupe des broyeurs, filtreurs, racleurs
de végétaux sont plus affectés
que les autres groupes
Amiotte Suchet et al., 2011
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 17
conclusion
● Des hydro-écosystèmes pauvres et donc sensibles aux changement d’occupation du sol
● Un impact sensible de la présence des résineux sur l’alcalinité des ruisseaux (mais pas sur le pH
● Un impact avéré sur la charge en matière organique dissoute
● Un impact potentiel sur la biodiversité mais qui doit encore être démontré ; les liens de cause à effet restent mal connus
26 novembre 2019 Séminaire sur les sols forestiers – CRPF, ONF, PNRM 18
BibliographieAcidification des Sols et des Eaux dans le Massif Vosgien – INRA UMR Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers – site web : https://www6.nancy.inra.fr/bef/Vulgarisation/Acidification-dans-les-Vosges
Amiotte Suchet, P., Linglois, N., Chauvin, C., Genin, B., Andreux, F., Linglois, N., et al. (2007). Influence du changement d’occupation des sols sur la composition chimique des eaux de surface dans le Bas-Morvan granitique (Vol. Hors Série 3). Bourgogne NatureAmiotte Suchet, P.
Amiotte-suchet, P., Linglois, N., Leveque, J., & Andreux, F. (2007). 13C composition of dissolved organic carbon in upland forested catchments of the Morvan Mountains (France): Influence of coniferous and deciduous vegetation. Journal of Hydrology, 335(3–4), 354–363.
Amiotte Suchet, P., Gauthier, A., Hénault, C., & Bollache, L. (2011). Les relations entre qualité des cours d’eau et occupation du sol dans le Morvan: production et transfert de matières organiques en solution. In la forêt en Morvan - actualité des recherches II: quel avenir? (Daniel Sirugue, Vincent Guichard, Laurent Delaveau, pp. 118–127). Saint Brisson.
Ranger, J. (1995). Le cycle biogéochimique des éléments majeurs dans les écosystèmes forestiers. Étude et Gestion des Sols, 16.