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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


résineuxfeuillus

Milieu aquatique

sols

litières

substratum

De quoi parle-t-on ?

acidificationMatières

organiques dissoutes

Flux d’eau

Flux de matières


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


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


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


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

+

+

=


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

-]


résineuxfeuillus

Milieu aquatique

sols

litières

substratum

Quel constat ?

acidificationMatières

organiques dissoutes


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


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


me

q/l

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

FMR1R2

Amiotte Suchet et al., 2007


Suivi 4 BV :Carbone Organique Dissous


mg

/l

0

2

4

6

8

10

12

14

FMR1R2

2 fois plus concentré sous feuillus que sous résineux



Suivi 18 BV tête de bassin (5 campagnes)


carbone organique dissous capacité de neutralisation des acides



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




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



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


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.

https://www6.nancy.inra.fr/bef/Vulgarisation/Acidification-dans-les-Vosges