Vulnérabilité et restauration de la végétation et des sols pour l’intégration écologique des centrales photovoltaïques

Vulnerability and restoration of vegetation and soils for the ecological integration of photovoltaic parks

• Auteur / Autrice : Quentin Lambert
• Direction : Raphaël Gros, Armin Bischoff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Ecologie
• Date : Soutenance le 30/03/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut méditerranéen de la biodiversité et d’écologie marine et continentale (Marseille ; 2012-....)
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Corcket
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elise Buisson, Sophie Joimel, Bertrand Schatz, Pierre Rale
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Estelle Forey, Grégory Mahy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes photovoltaïques

Énergie solaire

Restauration écologique

Écologie des sols

Mots clés libres

Transition énergétique

Biodiversité des sols

Communautés végétales

Interactions plantes-sols

Restauration écologique

Energy transition

Soils biodiversity

Plants community

Plants-soil interraction

Ecological restoration

Résumé

Dans le cadre de la transition écologique et de la décarbonation des énergies, la France a pour objectif de passer sa part de production électrique par les énergies renouvelables à 32% d’ici 2030. Les territoires métropolitains les plus ensoleillés seront fortement sollicité pour la production d’énergie solaire. Cependant, pour être rentable, une centrale photovoltaïque nécessite une forte emprise foncière. Par des travaux de défrichement et de terrassement, la construction d’une centrale peut affecter la qualité du sol et la végétation. La présence des panneaux solaires, en modifiant le microclimat, peut également perturber les équilibres préexistants entre les communautés végétales, la biodiversité du sol et modifier certaines fonctions écologiques majeures. Dans le contexte de l’artificialisation des sols et de la crise de la biodiversité, il est donc nécessaire d’améliorer l’intégration des centrales solaires dans l’environnement. Cet objectif repose sur une meilleure connaissance des impacts des centrales sur les écosystèmes et le développement de techniques de restauration écologique adaptées. La thèse est structurée en deux volets complémentaires permettant 1) d’évaluer l’incidence des centrales solaires sur la végétation et les propriétés physico-chimiques et la biologiques des sols et 2) de tester différentes techniques de restauration écologique en tenant compte des conditions microclimatiques spécifiques crées par les panneaux photovoltaïques. Les résultats ont montré une altération de la qualité physique des sols en comparaison des modes régionaux d’occupations des terres (agricole, prairial, forestier), une dégradation de la biodiversité et des activités microbiennes, une modification des abondances en acariens et collemboles. Si la végétation des centrales arbore une composition spatialement structurée le long d’un gradient Nord-Sud par des variables bioclimatiques, les panneaux solaires, en modifiant le microclimat, favorisent les espèces végétales sciaphiles, affectent la physiologie et la survie des plantes. Ces impacts induisent une simplification du réseau d’interaction trophique du sol et une réduction de fonctions écologiques. Le transfert de foins locaux est une solution efficace pour limiter la rudéralisation de la communauté végétale et rétablir des pelouses semis-naturelles à Brachypodium retusum. De plus, les travaux de restauration écologique ont permis d’augmenter les activités microbiologiques du sol et l’abondance en acariens et collemboles. Ces travaux apportent des connaissances supplémentaires permettant de guider le choix et l’évaluation des mesures d’évitement, de réduction et de compensation écologique des impacts sur la biodiversité par les centrales solaires

As part of the ecological transition and the decarbonization of energy, France aims to increase its share of electricity production by renewable energy to 32% by 2030. The sunniest metropolitan areas will be strongly solicited for the production of solar energy. However, in order to be profitable, a solar park requires a large land area. The construction of a solar park can affect the quality of the soil and the vegetation. The presence of solar panels modifies the microclimate and disturbs the pre-existing equilibrium between plant communities, soil biodiversity and certain major ecological functions. In the context of soil artificialisation and the biodiversity crisis, it is necessary to improve the ecological integration of solar power plants. This objective relies on a better knowledge of the impacts of the plants on the ecosystems and the development of adapted ecological restoration techniques. The thesis is structured in two complementary parts allowing 1) to evaluate the impact of solar parks on vegetation and the physico-chemical properties and biology of soils and 2) to test different ecological restoration techniques taking into account the specific microclimatic conditions created by the photovoltaic panels. The results showed a reduction in the physical quality of the soils compared to the regional land use patterns (agricultural, grassland, forest), a degradation of biodiversity (plants, mesofauna) and microbial activities. If the vegetation of the power plants has a spatially structured composition along a North-South gradient by bioclimatic variables, the solar panels, modifying the microclimate, favor sciaphilous plant species, affect the physiology and survival of plants. These impacts induce a simplification of the soil trophic interaction network and a reduction of ecological functions. The transfer of hay is an effective solution to re-establish semi-natural grasslands with Brachypodium retusum. In addition, ecological restoration work increased the abundance of mites and springtails. This work provides additional knowledge to guide the selection and evaluation of avoidance, reduction and ecological compensation measures for impacts on biodiversity by solar parks