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Dernière mise à jour : Mai 2018

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Interactions Sol Plante Atmosphère

FOR-EVAL DIAGNOSTICS

Une application mobile pour évaluer les sols forestiers
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Sensibilité à l'export de nutriments

Présentation

La fertilité d’un sol dépend de plusieurs facteurs. Entre autres, elle dépend de la quantité d’éléments nutritifs qu’il contient. Lorsqu’une exploitation forestière conduit à l’exportation de biomasse à des fins de valorisation énergétique (notamment lors de récoltes de feuillage ou de menus bois), les quantités de nutriments exportés sont très importantes. En effet les branches, et surtout les feuillages, représentent des biomasses relativement faibles mais des quantités de nutriments importantes car ce sont des compartiments de l’arbre qui sont très concentrés en nutriments. Les recherches en ce domaine ont montré que ce type de récolte pouvait être préjudiciable au fonctionnement de l’écosystème (projet RESOBIO). Les indicateurs de richesse nutritive des sols permettent d’évaluer si les réserves en nutriments d’un sol sont suffisantes –ou non– pour supporter une récolte accrue de biomasse.

Méthode

Le diagnostic se fait de manière automatique à partir de 5 paramètres qui peuvent être renseignés sur le terrain, sans analyse de laboratoire. Il est nécessaire de creuser jusqu’à au moins 25cm (la surface du sol se trouvant sous la couche de litière) si c’est possible. Le diagnostic se réalise hors zones perturbées (à éviter : trouée, cloisonnements, chemins, pistes, proximité de bois morts). Pour tenir compte de la variabilité spatiale de la forêt, il convient d’en parcourir la surface et d’en évaluer l’homogénéité. Dans le cas où la physionomie est hétérogène, il convient de faire un diagnostic par zone uniforme. Au sein de chaque zone homogène, il est par ailleurs préférable d’évaluer chaque paramètre à plusieurs endroits (au moins 3 points d’observations) afin d’avoir un diagnostic représentatif. Pour plus d’informations, consulter le guide INSENSÉ

Paramètres à relever

Grande Région ECOlogique (GRECO)

Au nombre de 11, les GRECOs délimitent des régions forestières françaises qui sont relativement similaires du point de vue climatique, voire du point de vue géologique. Ce paramètre permet ainsi à l’algorithme de tenir compte indirectement du climat et de la géologie sans requérir de l’utilisateur d’avoir des informations locales sur ces facteurs.

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Forme d’humus

Aussi appelée type de litière, la forme d’humus est définie selon les propriétés physiques des feuilles (ou aiguilles) qui se décomposent à la surface du sol. Le faciès de la litière dépend beaucoup de la richesse nutritive des sols car les organismes qui décomposent la litière sont fortement influencés par la disponibilité en nutriments. L’identification de la forme d’humus se fait à l’aide d’une clé de détermination.

Texture (finesse granulométrique)

Savoir si un sol est sableux, limoneux, ou argileux est une information importante pour en connaitre son fonctionnement. Ce paramètre renseigne à la fois sur la richesse en certains nutriments, mais aussi sur des propriétés du sol (comme sa capacité à fournir certains nutriments –comme le potassium– sous une forme assimilable par les plantes). La classe de texture se détermine à 10cm de profondeur environ, en prélevant un échantillon de sol et en étudiant ses propriétés mécaniques à différents degré d’humidité (en humidifiant l’échantillon et éventuellement en le faisant sécher).

Effervescence à l’acide

lorsque l’on met en contact un acide dit fort avec des carbonates, ces derniers sont dissous et émettent du gaz. Ainsi, le fait d’appliquer quelques gouttes d’acide sur un sol permet de savoir si celui si contient des carbonates (émission de fines bulles lors de l’application). La présence de carbonates est donc un excellent indicateur de l’état d’acidité-neutralité d’un sol, et renseigne aussi sur la richesse en certains éléments comme le calcium ou le magnésium. Noter si la terre fine (éléments de taille < 2 mm) fait effervescence à l’acide chlorhydrique (dilué à 10%) avant 25cm de profondeur. Si l’effervescence n’apparait que sur les éléments grossiers (de taille > 2 mm) ou si elle apparait après 25cm de profondeur, ne pas cocher la case.

Exemple d’un sol avec des carbonates
eff_avant_0
eff_apres_1

Avant de mettre l’acide

Après avoir mis l’acide sur un

sol contenant des carbonates

Exemple d’un sol sans carbonates
pas_eff_avant_0
pas_eff_apres_1

Avant de mettre l’acide

Après avoir mis l’acide sur un sol ne

contenant pas de carbonates

Profondeur du sol

la richesse nutritive d’un sol ne dépend pas seulement de ses propriétés physico-chimiques, mais aussi de sa profondeur. Plus un sol est profond, et plus les réserves en nutriments sont susceptibles d’être importantes. Pour des raisons pratiques de simplicité, la profondeur du sol exploitable par les racines des arbres n’est évaluée que sur 25 centimètres environ, distinguant ainsi les sols très superficiels (et donc potentiellement à réserves nutritives réduites), des autres sols.

Sensibilité à l'érosion hydrique

Présentation

Pour les sols en pente, il y a un risque d’érosion liée à des épisodes pluvieux. L’érosion hydrique peut conduire à des pertes substantielles de sol, et à des perturbations des systèmes en aval, notamment les cours d’eau et les habitations. La sensibilité d’un sol à l’érosion hydrique dépend principalement de la pente, des propriétés physiques du sol, et de la végétation en place. En modifiant la végétation, la gestion forestière (et principalement les opérations de récoltes) peut modifier le niveau de risque érosif. Le diagnostic de sensibilité à l’érosion évalue si une forêt est exposée à ce risque.

Methode

Le diagnostic se fait de manière automatique à partir de 3 paramètres qui peuvent être renseignés sur le terrain, sans analyse de laboratoire. Il est nécessaire de creuser jusqu’à au moins 10cm (la surface du sol se trouvant sous la couche de litière) si c’est possible. Le diagnostic se réalise hors zones perturbées (à éviter : trouée, cloisonnements, chemins, pistes, proximité de bois morts). Pour tenir compte de la variabilité spatiale de la forêt, il convient d’en parcourir la surface et d’en évaluer l’homogénéité. Dans le cas où la physionomie est hétérogène, il convient de faire un diagnostic par zone uniforme. Au sein de chaque zone homogène, il est par ailleurs préférable d’évaluer chaque paramètre à plusieurs endroits (au moins 3 points d’observations) afin d’avoir un diagnostic représentatif. Pour plus d’informations, consulter le guide GERBOISE

Paramètres à relever

Pente 

de manière logique, plus la pente du sol est forte, et plus le risque d’érosion est élevé. En l’absence d’outil de mesure, des diagrammes de situation peuvent aider à quantifier la pente.

Texture (finesse granulométrique)

savoir si un sol est sableux, limoneux, ou argileux est une information importante pour en connaitre son fonctionnement. Ce paramètre renseigne sur des propriétés physiques du sol qui interviennent dans sa cohésion et sa résistance à l’entrainement par l’eau. La classe de texture se détermine à 10cm de profondeur environ, en prélevant un échantillon de sol et en étudiant ses propriétés mécaniques à différents degrés d’humidité (en humidifiant l’échantillon et éventuellement en le faisant sécher). 

Végétation en place 

la présence de végétaux réduit le risque d’érosion. Les parties aériennes des plantes ralentissent la chute des gouttes et réduisent donc l’énergie cinétique qu’elles véhiculent. Les parties souterraines (racines) renforcent la cohésion du sol. Plus il y a de végétation, moins le risque d’érosion est élevé.

Sensibilité au tassement

Présentation

La gestion forestière est de plus en plus mécanisée (préparation à la plantation, abattage, débardage). Le passage répété d’engins lourds peut conduire à une déstructuration du sol et à son compactage. Ces impacts peuvent être très néfastes au fonctionnement de l’écosystème avec, par exemple, une diminution de la capacité du sol à infiltrer la pluie et à oxygéner les racines des arbres. Ces perturbations sont extrêmement longues à disparaitre. Le risque de tassement dépend bien sûr du poids de l’engin et du nombre de passages (voir le guide PROSOL), mais aussi des propriétés du sol. Le diagnostic de sensibilité au tassement évalue si un sol est susceptible de résister à une intervention mécanisée. Il est important de noter que le passage d’engins impactera de manière négative la végétation forestière quelle que soit la sensibilité déterminée. Le diagnostic de sensibilité permet de maintenir durablement la praticabilité des voies dédiées à la circulation (cloisonnements), préservant ainsi le reste de la surface forestière. Si ces voies ne sont pas établies il est essentiel de les créer avant de réaliser le diagnostic de sensibilité. Ces voies concentrant les impacts, il est possible que la sensibilité y soit plus élevée que le reste de la parcelle (réduction de la capacité de drainage par tassement), il est cependant essentiel de continuer à utiliser le réseau de cloisonnement existant pour éviter d’augmenter la surface impactée par tassement.

Methode

Une fois les voies dédiées à la circulation établies, le diagnostic de sensibilité se réalise sur ces dernières. On distingue la sensibilité potentielle déterminée à partir de 3 paramètres sol stables dans le temps (texture, teneur en éléments grossiers et traces d'engorgement temporaire) et la sensibilité réelle (à un moent donné) qui dépend de la sensibilité potentielle et de l'humidité du sol au moment du passage d'engins. Les deux diagnostics sont renseignables sur le terrain, sans analyse de laboratoire. Il est nécessaire de creuser jusqu’à au moins 25cm (la surface du sol se trouvant sous la couche de litière) si c’est possible, idéalement jusqu'à 50 cm. Pour tenir compte de la variabilité spatiale de la forêt, il convient d’en parcourir la surface et d’en évaluer l’homogénéité. Dans le cas où la physionomie est hétérogène, il convient de faire un diagnostic par zone uniforme. Au sein de chaque zone homogène, il est par ailleurs préférable d’évaluer chaque paramètre à plusieurs endroits afin d’avoir un diagnostic représentatif. Pour plus d’informations, consulter le guide PROSOL

Paramètres à relever

Texture (finesse granulométrique des éléments de taille &lt; 2 mm)

savoir si un sol est sableux, limoneux, ou argileux est une information importante pour en connaitre son fonctionnement. Ce paramètre renseigne sur des propriétés physiques du sol qui interviennent dans sa capacité de drainage et sa résistance au tassement. Si la texture varie entre 0 et 50 cm de profondeur prendre la texture la plus sensible (limoneux > argileux > sableux). La classe de texture se détermine en prélevant un échantillon de sol et en étudiant ses propriétés mécaniques à différents degré d’humidité (en humidifiant l’échantillon et éventuellement en le faisant sécher).

Teneur en éléments grossiers (éléments de taille > 2 mm) entre 0 et 50cm de profondeur

la présence d’éléments grossiers (pierres, cailloux, graviers) dans le sol réduit le risque de tassement. En effet, plus un sol est riche en éléments grossiers, plus il sera à même de supporter sans déformation une charge lourde.

Traces d'engorgement temporaire entre 0 et 50cm de profondeur

la présence de traces d'engorgement temporaire dans le sol signale une faible capacité de drainage du sol occasionnant une stagnation temporaire d'eau asphyxiante (engorgement), ce qui augmente le risque potentiel de tassement (moins de périodes dans l'année où le cloisonnement est sec et praticable). Les traces qui signalent un engorgement temporaire du sol sont des traces d'hydromorphie soit des taches ocres et/ou blanchies par rapport à la couleur initiale du sol minéral. Ces taches peuvent occuper quelques % à 100% de recouvrement en surface, on les note à partir du moment où elles occupent au moins 5% de recouvrement en surface entre 0 et 50cm de profondeur.

Humidité du sol au moment du passage d’engins

Plus un sol est humide moins il est portant et plus les agrégats qu’il contient sont susceptibles de se disloquer sous la pression exercée par l’engin. A l’extrême, un sol gorgé d’eau est facilement transformé en boue si on circule dessus. L’humidité du sol est donc un paramètre important pour évaluer le risque de perturbations liées aux passages d’engins. Si l’humidité varie entre 0 et 50 cm de profondeur, prendre l’humidité la plus forte. Pour déterminer l’humidité sur le terrain sans matériel dédié, le guide PROSOL propose de se baser sur les propriétés mécaniques de l’échantillon de sol (sensations tactiles), de la même manière que pour la détermination de la classe de texture mais sans manipuler l’humidité de l’échantillon.

Réservoir en eau utilisable

Présentation

Dans un contexte de changement climatique, la capacité d’un sol à stocker de l’eau qui soit utilisable par les plantes est un paramètre important pour la gestion des forêts, et notamment le choix des essences à favoriser localement. Estimer la capacité du sol à stocker l’eau est donc nécessaire pour choisir les essences et les modes de gestion adaptés au sol et au climat local.

Methode

Après un fort cumul de pluie, un sol est saturé en eau. Toutefois, cet état est temporaire puisqu’une partie de l’eau s’écoule rapidement vers les nappes par gravité. Après écoulement par gravité, un autre état est atteint, bien plus stable, nommé « point de ressuyage » ou « capacité au champ ». Au fur et à mesure que le sol se dessèche, il devient de plus en plus difficile pour les plantes de prélever de l’eau jusqu’à un point où tout prélèvement devient impossible, même s’il reste un peu d’eau dans le sol. Cet état est nommé « point de flétrissement permanent ». Le réservoir utile en eau du sol est défini comme le volume d’eau entre le point de ressuyage et le point de flétrissement permanent. Ce réservoir dépend de la somme des surfaces des particules, qui varie elle-même avec la taille des particules (nommée « texture » ou « granulométrie ») et de l’arrangement des particules entre elles (nommée « structure du sol »). Pour un même volume de sol, des particules fines ont une surface déployée beaucoup plus grande que des particules grossières, elles sont ainsi capables de retenir plus d’eau après ressuyage. Cependant, elles ont également plus d’affinités entre elles créant ainsi des espaces vides plus petits ce qui augmente l’affinité du sol pour l’eau lors du dessèchement.

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On calcule le réservoir utile par horizon qui est un volume de sol homogène dans ses propriétés. On ne considère pas le réservoir en eau dans les couches de litières (horizons O), on débute l’évaluation du RU au premier horizon contenant des particules minérales (horizon organo-minéral ou minéral). On considère que les particules plus grosses que les sables (c’est-à-dire > 2mm de diamètre), nommées éléments grossiers, ne retiennent pas de manière significative de l’eau utilisable par les plantes. A partir de la texture du sol, de sa profondeur et de sa teneur en éléments grossiers, on peut en estimer le réservoir utilisable par la végétation (RU). Cette estimation se base sur des modèles mathématiques simples (fonctions de pédotransfert) qui ont été calibrées sur un ensemble donné d’échantillons (correspondant à certains types de sol, de climat, d’usage des sols…). Par conséquent, elles ne sont extrapolables en dehors de ces conditions qu’avec prudence. D’après les travaux de Piedallu et al. (2018), la fonction de pédotransfert la plus pertinente pour les écosystèmes forestiers français est celle d’Al Majou et al. (2008).

Al Majou H., Bruand A., Duval O., Le Bas C. & Vautier A., 2008. Prediction of soil water retention properties after stratification by combining texture, bulk density and the type of horizon. Soil Use and Management, 24(4), p.383-391.
Piedallu C., Pousse N., Bruand A., Dietz L. & Fiquepron J. 2018. Estimer le réservoir en eau des sols - Quelles fonctions de pédotransfert le forestier doit-il utiliser ? Forêt-entreprise, 242, p.29-32.

Critères de diagnostic

Texture (finesse granulométrique des éléments de taille < 2 mm) de chaque couche de sol homogène (horizon)

savoir si un sol est sableux, limoneux, ou argileux est une information importante pour en connaitre sa capacité à retenir de l’eau disponible pour la végétation.

Teneur en éléments grossiers (éléments de taille > 2 mm) de chaque couche de sol homogène (horizon)

la présence d’éléments grossiers (pierres, cailloux, graviers) dans le sol réduit la capacité de rétention en eau du sol.

Epaisseur de chaque couche de sol homogène (horizon)

La capacité de rétention de chaque classe de texture est donnée en millimètres d’eau (comme pour les précipitations) par centimètre de profondeur de sol : plus le sol est épais plus sa capacité de rétention en eau est importante.

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