Effet des substitutions d’essences forestières sur l’évolution des sols et de leur minéralogie : bilan après 28 ans dans le site expérimental de Breuil (Morvan)

Effect of tree species on soils and soil minerals changes : balance sheet of the Breuil experimental forest site after 28 years (Morvan, France)

• Auteur / Autrice : Louis Mareschal
• Direction : Jacques Ranger, Marie-Pierre Turpault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 24/06/2008
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Biogéochimie des Ecosystèmes Forestiers
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Dousset
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Dousset, Bruno Delvaux, Felipe Macias, Alain Brethes, Bruno Lanson, Marie-Pierre Turpault, Jacques Ranger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Delvaux, Felipe Macias

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nitrification

Rhizosphère

Sols -- Microbiologie

Mots clés libres

Pédogenèse

Substitution d’essence

Résumé

L’objectif de ce travail était de mesurer l’effet de différentes essences sur un sol acide. Le milieu a été caractérisé par une analyse minéralogique approfondie de la roche et du sol. Cette étude a été réalisée sur le site expérimental de Breuil (Morvan) mis en place en 1976. Les essences étudiées sont : la forêt native constituée par un Taillis-sous-Futaie (TsF) feuillu, le chêne, le hêtre, l’épicéa commun, le Douglas, le sapin de Nordmann et le pin laricio. Plusieurs études ont été menées à différentes échelles pour caractériser l’effet des essences sur le sol avec la détermination : i) des propriétés physico-chimiques la terre fine ii) de la minéralogie des fractions fines iii) du fonctionnement actuel des sols par incubation de vermiculites-test iv) des propriétés physico-chimiques et minéralogiques du sol rhizosphérique. Les résultats indiquent que le sol est acide et très pauvre en cations alcalino-terreux. Comparativement aux feuillus, les résineux provoquent une désaturation et une acidification du complexe d’échange de ce sol selon l’ordre suivant : épicéa = Pin = Douglas > TsF =chêne = hêtre. L’étude des fractions granulométriques fines montre que le Douglas et le pin provoquent une dissolution nettement plus importante de certaines phases argileuses que l’épicéa et les feuillus. L’altération des minéraux est plus poussée dans le sol rhizosphérique que dans le sol global, notamment sous épicéa. Les modifications observées sur la phase solide du sol sont interprétées de manière satisfaisante par l’intégration des propriétés du cycle biogéochimique propre à chaque essence. Cette étude apporte des connaissances importantes pour les aménagistes forestiers.

The aim of this work was to measure the effect of different forest species on the same acid soil and its mineralogy. The site was described in detail by studying the parent material and a soil profile. The study was carried out at Breuil Experimental Site in Morvan, France, which was set up in 1976. The species studied were: native forest species in a broad-leaved Coppice with Standards (CwS), oak, beech, Norway spruce, Douglas fir, Nordmann fir and Corsican Laricio pine. Several methods were used: i) the physico-chemical properties of the fine earth; ii) the mineralogy of the fine soil fractions; iii) the present functioning of the soil using vermiculite placed in situ in the soil as a test-mineral, in parallel with a dissolution experiment on the same mineral in a controlled environment; and iv) the physico-chemical and mineralogical properties of the rhizospheric soil under oak and spruce. The results indicated that the granite was acid and very poor in basic cations. In comparison with the broad-leaved trees, the conifers caused additional desaturation and acidification of the exchange complex of this soil. Examination of the clay fraction showed that Douglas fir and pine caused a much greater dissolution of certain clay mineral phases than the spruce and broad-leaved trees. Mineral weathering was also greater in the rhizospheric soil, than in the total soil, especially below spruce which was related to the ammoniacal form of nitrogen nutrition. Changes observed in the solid soil phase were satisfactorily explained by the integration of the properties of the bio-geo-chemical cycle of each species. This study provides interesting information relevant to forest managers.