Impacts des dépôts d'azote atmosphérique sur la végétation des prairies acides du domaine atlantique français : approche comparative et expérimentale

The impacts of atmospheric nitrogen deposition on the vegetation of acid grasslands along the French Atlantic domain : Comparative and experimental approach

• Auteur / Autrice : Cassandre Gaudnik
• Direction : Didier Alard, Emmanuel Corcket
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 06/12/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOdiversité, GEnes et Communautés (Bordeaux)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Galsomiès, Paul Leadley
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Plantureux, André Pornon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plantes -- Effets de l'azote

Mots clés libres

Conservation

Banques de graine

Dépôts d’azote

Prairie acide

Composition floristique

Rééchantillonnage

Expérimentation

Gestion

Conservation

Seed banks

Nitrogen deposition

Acid grassland

Species composition

Resampling

Experiments

Management

Résumé

Afin d’appréhender l’impact des dépôts d’azote atmosphérique sur les écosystèmes,nous nous sommes intéressés à un écosystème d’intérêt patrimonial : les prairies acides duViolion caninae. Au sein de ces prairies, les objectifs étaient de (i) quantifier les variationsfloristiques temporelles et spatiales le long du domaine atlantique français et de déterminer siles variables de dépôts d’azote et du climat expliquaient ces patrons, (ii) comprendre lesprocessus mis en jeu lors de l’enrichissement en azote au niveau de la végétation et du sol, et(iii) examiner les moyens potentiels de conservation et de restauration.L’étude temporelle et spatiale des prairies acides a permis de mettre en évidence deschangements de composition à l’échelle locale du type de communautés mais également àl’échelle nationale du domaine atlantique français. A l’échelle locale et nationale, ceschangements ont pu être reliés à des changements climatiques d’augmentation de latempérature annuelle moyenne et de diminution de la disponibilité en eau du sol. Toutefois àl’échelle locale, les plus forts changements de végétation ont été perçus pour les sites soumiségalement aux plus forts dépôts chroniques d’azote depuis les 25 dernières années. Ceschangements de composition se sont produits au détriment des espèces de petites tailles, tellesque des dicotylédones, alors que les Poacées généralistes se sont maintenues en dominant lecouvert végétal. Ces changements sont visibles dès 10-15 kg N ha-1 an-1, déterminé comme lacharge critique d’azote pour les prairies acides.L’approche expérimentale a permis de souligner les processus mis en jeu dans ceshabitats acides lors d’un apport d’azote. Notamment, l’enrichissement en azote n’entraineraitpas de compétition pour la lumière au sein de la végétation. Ce type de milieu, principalementdéfini par son caractère oligotrophe et sa faible capacité à neutraliser l’acidité du sol,semblerait donc essentiellement affecté par des mécanismes de toxicité de l’ammonium voired’acidification du milieu à long terme.Enfin, les moyens de restauration étudiés ont montré la difficulté de conserver et derestaurer de tels habitats potentiellement affectés par les dépôts d’azote. En effet, l’utilisationde fauches répétées avec exportation de la biomasse a montré son inutilité dans un systèmequi n’est pas influencé par la compétition pour la lumière. De même, l’étude des banques degraines a montré que ce pool d’espèces ne pouvait pas représenter le seul moyen deconservation des espèces caractéristiques. Ces résultats révèlent l’importance de conserver lesprairies acides existantes, principalement dans des sites soumis à de faibles dépôts ambiants.

To assess the impact of atmospheric nitrogen deposition on ecosystems, we werefocused on a patrimonial interest ecosystem: acid grasslands of Violion caninae. Within thesegrasslands, we aimed to (i) characterise temporal and spatial variation in plant speciescomposition along the French Atlantic domain and determine if nitrogen deposition andclimate variables could explain these patterns, (ii) understand processes underlined bynitrogen addition on vegetation and soil, and (iii) examine the potential conservation andrestoration ways.Temporal and spatial approach of acid grasslands brought to light changes in speciescomposition at local scale of community type but also at the national French Atlantic domainscale. At both local and national scale, these changes were linked to climate change withincrease of mean annual temperature and decrease of soil water availability. However at localscale, the most changes in species composition were experienced on sites with climate changeand also the highest chronic nitrogen deposition since the last 25 years. These changes inspecies composition occurred at the expense of short stature species like forbs whereasgrasses species were persistent and dominated vegetation. These changes are visible from 10-15 kg N ha-1 an-1, determined as the critical load for nitrogen in acid grasslands.The experiment allowed to highlight processes underlined in acid grasslands afternitrogen addition. In particular, nitrogen enrichment did not lead to light competition invegetation. These grasslands, mainly defined by poor-nutrient and low capacity to bufferacidity in soil, were essentially affected by ammonium toxicity or even acidification on thelong range.Finally, the study of conservation ways showed the difficulty to conserve and restorethe grasslands affected by nitrogen deposition. Indeed, more frequent cuttings with biomassremoval were useless in a system not influenced by light competition within vegetation. Thestudy of seed banks showed also that conservation ways could not be based just on seed banksto maintain characteristic species. These results highlight the importance to conserve theexisting acid grasslands, mostly in region with low ambient nitrogen deposition.