La forêt française métropolitaine à l'aube du XXIème siècle

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Cet ouvrage présente les forêts françaises métropolitaines, leur effet sur le climat, les eaux, leur rôle positif sur la nature et l'environnement. Il évoque également les produits marchands fournis par les forêts, le fonctionnement des écosystèmes forestiers, la création et la gestion des peuplements, les principaux ennemis des forêts (champignons pathogènes, insectes, sécheresse, incendies). Ce livre évoque les difficultés économiques actuelles des forêts face à la régression de leur rentabilité, ainsi que notre déficit en bois et produits dérivés. Il suggère des solutions.
Publié le : dimanche 1 janvier 2006
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EAN13 : 9782336260617
Nombre de pages : 336
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LA FORET FRANÇAISE METROPOLITAINE A L'AUBE DU XXIe SIECLE

Biologie, Ecologie, Agronomie Collection dirigée par Richard Moreau
professeur honoraire à l'Université de Paris XII, correspondant national de l'Académie d'Agriculture de France Cette collection rassemble des synthèses, qui font le point des connaissances sur des situations ou des problèmes précis, des études approfondies exposant des hypothèses ou des enjeux autour de questions nouvelles ou cruciales pour l'avenir des milieux naturels et de l'homme, et des monographies. Elle est ouverte à tous les domaines des Sciences naturelles et de la Vie.

Déjà parus Alain DE L'HARPE, L'espace Mont-Blanc en question, 2005. René LE GAL, Comprendre l'évolution,2005. Dr Georges TCHOBROUTSKY, Comment nous fonctionnons, 2005. Jean TOTH, Le cèdre de France, 2005. France Pologne pour l'Europe, Les enjeux de la Politique agricole commune après l'élargissement du ]er mai 2004,2005. Louis CRUCHET, Le ciel en Polynésie. Essai d'ethnoastronomie en Polynésie orientale, 2005. Henri LOZANO, Le sens des choses. une logique d'organisation de l'univers,2005. Pierre PIGNOT, Europe, Utopie ou Réalité ?, 2005. Pierre DE FELICE, L'image de la terre: les satellites d'observation, 2005. André NEVEU, Les grandes heures de l'agriculture mondiale, 2005. Philippe PREVOST (Sous la direction de), Agronomes et territoires, 2005. Claude MONNIER, L'agriculture française en proie à l'écologisme, 2005. Arnaud MAUL, Approche évolutionniste de la sexualité humaine, 2005. Laurent HERZ, Dictionnaire des animaux et des civilisations, 2004. Michel DUPUY, Les cheminements de l'écologie en Europe, 2004. René MONET, Environnement, l'hypothèque démographique, 2004. Ignace PITTET, Paysan dans la tourmente. Pour une économie solidaire, 2004. Ibrahim NAHAL, La désertification dans le monde. Causes Processus - Conséquences - Lutte, 2004. Paul CAZAYUS, La mémoire et les oublis, Tome I, Psychologie, 2004

Maurice Bonneau

LA FORET FRANÇAISE METROPOLITAINE A L'AUBE DU XXIe SIECLE

Utilité, constitution, gestion, problèmes économiques, écologiques, sociétaux

L'Harmattan 5-7, me de l'École-Polytechnique; 75005 Paris FRANCE
L'Hannattan Hongrie Espace Fac..des L'Harmattan Sc. Sociales, BP243, Université Kinshasa PoL et Adm. ;

Konyvesbolt Kossuth L. u. 14-16

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L'Harmattan Bnrkina Faso 1200 logements villa 96 12B2260
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de Kinshasa

- RDC

Fertilisation des forêts dans les pays tempérés. Théorie, bases du diagnostic, conseils pratiques, réalisations expérimentales. 1995, ENGREF-Nancy, 367 pages. Constituants et propriétés du sol. (Co-éditeur avec B. Souchier, 2ème édition, tome 2 de Pédologie, P. Duchaufour, B. Souchier, (Eds), 1994, Masson, Paris, 665 pages. Forest Decline and Atmospheric Deposition effects in the French Mountains (Co-éditeur avec G. Landmann), 1995, Springer, 461 pages.

En souvenir de mes anciens professeurs de l'École Nationale des Eaux et Forêts. A mes collègues de la deuxième section de l'Académie d'Agriculture de France, avec qui nous avons eu l'idée de cet ouvrage. A mes collègues forestiers, ingénieurs, chefs de district, agents techniques et ouvriers forestiers qui m'ont aidés dans mes expérimentations de terrain. Aux chercheurs et enseignants que j'ai eu le privilège de côtoyer au cours de ma carrière. A tous ceux qui s'intéressent à nos forêts.

http://www.Iibrairieharmattan.com diffusion.harmattan@wanadoo.fr harmattan l @wanadoo.fr
(Ç)

L'Harmattan,

2005

ISBN: 2-7475-9721-0 EAN : 9782747597210

Préface
Jamais il n'est paru autant d'ouvrages sur la forêt. Maurice Bonneau vient d'ajouter sa pierre à l'édifice avec son livre où il aborde tous les aspects possibles de la réflexion sur les forêts, comme le montre le sous-titre, objectif ambitieux. Objectif ambitieux qu'il réussit à atteindre brièvement, simplement, mais assez complètement, car il expose, en finalement peu de pages, tout ce qu'un honnête homme devrait savoir pour pouvoir exprimer une opinion fondée sur la situation de nos forêts, sur leur gestion, sur leur avenir. Après deux parties générales sur les forêts, les écosystèmes forestiers, l'utilité des forêts tant sur le plan environnemental que sur le plan de la production de bois, l'auteur aborde ce que l'on appelle communément la gestion forestière. Tous les aspects sont traités, les traitements, qu'il s'agisse de taillis ou de futaie, les reboisements et les recours à des essences plus ou moins exotiques, résineux le plus souvent, l'aménagement des forêts, guide du sylviculteur. Tous les problèmes, toutes les difficultés sont abordés, qu'il s'agisse de la tendance à la monospécificité, de l'influence du traitement sur la biodiversité si souvent évoquée, de l'évolution des sols, de leur dégradation sous certaines essences comme l'épicéa. Ajoutons que chaque chapitre est suivi d'une bibliographie suffisante pour que l'amateur curieux complète sa culture, approfondisse certains points. Il s'agit d'un véritable traité équilibré. Le forestier très productiviste le trouvera trop écologiste, l'écologiste le trouvera trop favorable à la productivité de la forêt. Des spécialistes reprocheront quelques approximations, quelques insuffisances, les vulgarisateurs regretteront le détail de certains développements, sur les sols notamment, oubliant qu'un pédologue comme M. Bonneau ne peut oublier complètement sa spécialité. Ces critiques divergentes montrent bien que M. Bonneau forestier de formation, d'abord forestier de terrain, puis forestier 5

chercheur, pédologue et écologue, est libre de tout lien avec quelque groupe de pression que ce soit. Ajoutons, et le lecteur s'en apercevra rapidement, qu'il sait de quoi il parle, ce qui n'est peut-être pas toujours le cas de ceux qui écrivent sur la forêt, émettant des jugements sans appel. Ce livre correspond à un véritable besoin, il apporte une contribution à la connaissance de la chose forestière, indispensable au grand public, utile aux fortes tiers eux-mêmes.

Georges Touzet Secrétaire de la deuxième section (Bois et Forêts) de l'Académie d'Agriculture de France Ancien Directeur Général de l'Office National des Forêts

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Introduction
Périodiquement, les forêts font l'objet d'écrits ou d'émissions dans les médias, souvent à l'occasion de catastrophes telles que les tempêtes de décembre 1999. Le grand public y prend généralement un certain intérêt, mais souvent en ne connaissant que très superficiellement ce qu'est une forêt, quelles sont les contraintes naturelles et économiques auxquelles elle est soumise, qui imposent parfois au gestionnaire des options que certains sont portés à critiquer. Une meilleure compréhension des informations concernant les forêts nous semble donc nécessiter une prise de connaissance des espaces boisés et de leur gestion, à condition qu'elle soit à la portée du grand public, c'est-à-dire simple et ne nécessitant que la lecture d'un nombre très limité de pages (nous vivons dans un monde où le temps manque !) Au cours des quarante dernières années, des différends plus ou moins sévères ont opposé les gestionnaires des forêts publiques (les ingénieurs du corps forestier de l'Etat) et certains écologistes (au sens scientifique et non pas politique du terme). L'auteur de ce livre a appartenu au corps en question, mais, ayant fait toute sa carrière métropolitaine dans la recherche et l'enseignement, il est resté quelque peu en marge de ces querelles et, lui-même écologiste et donc à la fois dans les deux camps, il a pu apprécier objectivement la validité des arguments des uns et des autres. Reconnaissons honnêtement que, dans les disputes passées, les ingénieurs du corps forestier se sentaient en toute bonne foi injustement attaqués, alors qu'ils méritaient parfois de l'être. Les ingénieurs forestiers s'estimaient, par l'effet d'une longue tradition, maîtres chez eux et voyaient d'un très mauvais œil 7

toute tentative d'ingérence dans la gestion de leurs forêts, alors que le corps social était en changement: le public et les écologistes scientifiques considéraient la forêt comme un bien commun à la disposition de tous. A l'inverse, certains écologistes se montraient réellement outranciers dans leurs attaques, ce qui contribuait à crisper encore davantage les forestiers dans une attitude de résistance peu conciliatrice. Il a fallu de longs efforts, auxquels ont très largement contribué Yves Bétolaud, dans les années 1970, dans ses fonctions de chef du service forestier du ministère de l'Agriculture, puis comme Directeur général de l'ONF, les enseignants de l'École forestière de Nancy et les écologistes eux-mêmes, pour que les deux mondes se comprennent mieux. L'émergence de nouvelles générations d'ingénieurs forestiers, plus ouverts sur l'extérieur, a facilité ce rapprochement. La création de l'École Nationale du Génie Rural, des Eaux et des Forêts, où diverses filières d'ingénieurs destinés au monde rural ont été mêlées, a été, de ce point de vue, un élément favorable. Ces querelles sont aujourd'hui, fort heureusement, largement apaisées. Ce livre ne se veut donc pas un arbitrage, mais plutôt une information du grand public sur des évènements passés dont il reste cependant toujours un écho dans les médias et quelques contestations encore actuelles. Mais il est impossible de comprendre cet aspect de l'ouvrage, abordé dans les quatre derniers chapitres, sans avoir quelques connaissances des forêts, du rôle qu'elles jouent dans divers domaines, de leur fonctionnement et de leur gestion, d'où les dix chapitres qui y sont consacrés et qui occupent finalement la majorité du livre. Destiné au grand public, ce modeste ouvrage a donc finalement deux objectifs: 1) -faire connaître à ceux qui apprécient la forêt de quoi elle est constituée, comment elle vit et comment elle est conduite en vue de remplir convenablement les diverses fonctions qui lui sont assignées; 2) -évoquer les querelles passées et essayer de les replacer dans une vision objective. Ce livre se limite volontairement aux forêts tempérées et méditerranéennes et même essentiellement aux forêts françaises

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métropolitaines, notre forêt guyanaise restant en-dehors du champ de cet ouvrage, limitation indispensable pour, à la fois, ne pas atteindre un trop grand nombre de pages et donner des informations suffisamment détaillées et argumentées.

Note: les mots qui, dans le texte, sont marqués d'un astérisque sont définis dans le lexique en fin d'ouvrage.

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Liste des sigles utilisés
ADEME: Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie. AFOCEL: Association Forêt-Cellulose. BEPA: Brevet d'Enseignement Professionnel Agricole. CEMAGREF: Centre d'Études de Machinisme Agricole du Génie Rural, des Eaux et des Forêts. Sigle conservé bien que cet organisme soit maintenant nommé Institut de Recherche pour l'Ingéniérie de l'Agriculture et de l'Environnement. CRPF : Centre Régional de la Propriété Forestière. CTBA : Centre Technique du Bois et de l'Ameublement. DDAF: Direction Départementale de l'Agriculture et de la Forêt. DEA: Diplôme d'Études Approfondies. DNM : Diplôme National Master. DSF : Département de la Santé des Forêts. ENGREF: École Nationale du Génie Rural, des Eaux et des Forêts. FFN : Fonds forestier national. FIF : Formation d'Ingénieurs Forestiers. GIP ECO FOR : Groupement d'Intérêt Public Écosystèmes Forestiers. IDF : Institut de Développement Forestier. IFN: Inventaire Forestier National. INFOMA: Institut National de Formation des Personnels du Ministère de l'Agriculture. INRA: Institut National de la Recherche Agronomique. ONF : Office National des Forêts. RENECOFOR: Réseau National de suivi des Écosystèmes Forestiers. RTM : Restauration des terrains en montagne. SRFB : Service Régional de la Forêt et du Bois. STIR: Service Technique Interrégional. 11

TEP: Tonne d'équivalent-pétrole. UMR : Unité Mixte d'Enseignement et de Recherche. WWF: World Wildlife Foundation.

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Première partie

Utilités et usages des forêts

1 Utilité physique et biologique des forêts
Les forêts, en dehors de la production de bois, essentielle, jouent des rôles importants: régulation du climat, régulation des crues et protection des sols contre l'érosion. Elles ont une influence sur la qualité et la quantité des eaux de pluie. Elles sont des espaces encore proches de l'état naturel et hébergent une grande variété de plantes et d'animaux et c'est sous forêt que l'on peut le mieux observer la nature des sols et leur évolution. Indépendamment de toute utilisation par 1'homme, les forêts exercent divers effets importants, sur le climat, les sols, l'atmosphère, la qualité des eaux et la biodiversité qui, indirectement, intéressent l'existence des êtres humains, et sont donc à prendre en considération avec attention. Les forêts et le climat Les forêts évaporent beaucoup d'eau par transpiration et utilisent de l'énergie pour leur croissance. On peut donc s'attendre à ce qu'elles aient une action sur le climat. Effectivement, il est aujourd'hui reconnu que, dans les pays du Sahel, le déficit de pluviométrie observé depuis une vingtaine d'années est dû partiellement à la destruction des forêts tropicales. Celles-ci, en rafraîchissant et en humidifiant l' atmosphère, favorisaient les précipitations. Mais dans le cas des forêts tempérées qui nous occupe, c'est beaucoup moins évident. Si le refroidissement de l'air au-dessus des massifs forestiers est bien réel, l'action sur la pluviométrie est nettement plus faible, du fait que les masses d'air sont 15

normalement assez fraîches et humides. L'effet de ce rafraîchissement dû à la présence de massifs forestiers se confond souvent avec celui de l'altitude. Par exemple, à l'ouest de Nancy, sur le plateau de Haye revêtu à 90 % de forêt, la pluviométrie annuelle est d'environ 800 mm (soit 800 litres d'eau par m2, mais l'expression en mm de hauteur de lame d'eau est la plus correcte). A l'est, dans la plaine agricole, elle tombe à 700 mm. Mais l'altitude du plateau de Haye est supérieure de 150 mètres environ à celle de la plaine. Faut-il alors attribuer la diminution de la pluviométrie sur la plaine à une plus faible couverture forestière, à une moindre altitude, à un petit effet de foehn ou au simple fait que les nuages se .sont

déjà déchargés sur le plateau?

Par contre les forêts ont une influence certaine sur l'écoulement des eaux. Les cimes des arbres retiennent une quantité d'eau importante qui est directement réévaporée et n'atteint donc pas le sol. Celui-ci reçoit ainsi, sous forêt, moins d'eau qu'en terrain découvert. L'écart, pour des pluies de moyenne intensité, peut atteindre 20 à 30 %. Cet effet est évidemment nul pour les forêts feuillues en hiver, alors qu'il s'exerce toute l'année dans les massifs peuplés de résineux qui, en outre, même en été, retiennent plus d'eau sur leurs cimes que les feuillus car ils ont une plus grande surface cumulée de feuilles par hectare (indice foliaire*). Pour de faibles intensités de pluie, toute l'eau tombée est retenue sur les cimes et réévaporée, de sorte que le sol ne reçoit pas d'eau. Il est donc indispensable de distinguer clairement la pluie incidente qui arrive au-dessus des cimes et la pluie sous couvert qui arrive jusqu'au sol. Les sols de forêt ont généralement, du fait d'une meilleure structuration, de la présence de couches d'humus* en surface et d'une plus grande richesse en matière organique, une plus grande capacité de rétention de l'eau que les sols agricoles, à profondeur et texture* égales. La seule présence des litières* et des couches d'humus* sous-jacentes, plus ou moins décomposées, permet déjà au sol forestier de retenir une tranche de pluie de 17 millimètres de plus qu'un sol agricole (Henri, 1908) et on peut estimer que, en outre, sous les horizons humifères, et si l'on part d'un sol sec en début d'hiver, un sol de forêt retient vingt à trente millimètres d'eau de plus que son 16

homologue cultivé. Au total donc une quarantaine de mm, ce qui n'est pas négligeable. On peut estimer, très grossièrement, que l'effet de la forêt s'exerce jusqu'à des tranches de pluie de l'ordre de soixante-dix millimètres. Pendant l'été, le sol, même s'il est plus humide en surface sous forêt (effet d'ombrage), a en réalité emmagasiné moins d'eau dans les horizons plus profonds du fait de la rétention d'eau par les cimes et d'une évaporation des forêts supérieure à celle des terres cultivées, surtout si elles le sont en céréales qui laissent le sol nu après la récolte. A cet effet de moindre teneur en eau à l'automne s'ajoute la plus forte capacité des sols de forêt à retenir une tranche d'eau importante avant que l'écoulement à la base du sol ne reprenne, comme indiqué ci-dessus. Cette action se traduit au total par une recharge des nappes d'eau plus tardive à l'automne dans les bassins boisés, et, en cas de pluies d'automne intenses, comme dans les régions méditerranéennes, par un risque d'inondation diminué. Cependant cet effet à des limites et, une fois les sols forestiers imbibés d'eau, ils la laissent écouler au même rythme que les terres non boisées. De même, la neige fond moins vite dans les sous-bois qu'en terrain découvert et la forêt est donc également pour cette raison un facteur de régularisation des crues de fonte de neige au début de l'été. Cet effet est encore amplifié par le fait que la neige retenue sur les cimes est, comme la pluie, en partie directement réévaporée (sublimée) sans parvenir jusqu'au sol. D'après certains auteurs, l'effet réducteur des forêts sur le débit des cours d'eau ne serait vrai que pour des bassins versants de petite ou moyenne étendue. Al' échelle de très grands bassins, l'effet serait inverse, du fait notamment de l'infiltration très profonde sous forêt et de la résurgence ultérieure, à de grandes distances, de ces eaux infiltrées. Des études précises (Lévy, 1969) ont montré que l'effet forestier est maximal sous les résineux: à l'automne, les nappes temporaires*, qui se constituent près de la surface du sol et résultent d'une infiltration trop lente des eaux pluviales, n'apparaissent, sous des épicéas, que plusieurs semaines après leur constitution sous feuillus, ceci en raison de la rétention d'eau sur les cimes et de l'évaporation qui se poursuit plus tard en 17

automne. De même, elles disparaissent plus tôt au printemps, pour des raisons analogues. Les résineux à couvert dense, Épicéa, Sapins, Douglas, contribuent, en peuplements pleins, à un moindre engorgement par l'eau des horizons supérieurs du sol. Les forêts exercent aussi une action sur la qualité des eaux transmises au sol. Forêt, atmosphère et qualité des eaux La forêt exerce relativement peu d'effet sur l'atmosphère, hormis sur sa teneur en CO2 qui fera l'objet d'un chapitre particuli er. Rappelons d'abord son action, limitée en climat tempéré, sur l'humidité et la température de l'air (voir forêt et climat). La forêt freine les vents. L'abri qu'elle procure aux terres agricoles, où elle diminue l'évaporation, s'étend sur une distance égale à deux ou trois fois la hauteur des arbres de lisière, au vent et sous le vent. Les massifs forestiers contribuent aussi, dans une proportion limitée, à l'épuration de l'air, en fixant une certaine quantité de polluants, surtout sous forme d'aérosols* et de poussières. Cette fixation est due à la rugosité du couvert forestier qui ralentit le mouvement des masses d'air et augmente ainsi la vitesse de dépôt des particules. Cette épuration de l'air a bien évidemment pour corollaire l'augmentation des dépôts en forêt. De nombreuses mesures effectuées vers 1980 (Aussenac et al., 1972), puis des recherches sur le dépérissement des forêts, entre 1984 et 1992, ont montré que les eaux recueillies sous le couvert d'un massif forestier ont une concentration plus forte en de nombreux éléments que les pluies incidentes, c'est-à-dire celles qui peuvent être recueillies directement au-dessus des cimes. En effet, la composition des pluies est modifiée par plusieurs phénomènes: -entraînement de poussières qui se sont déposées à la surface des feuilles depuis la dernière précipitation. Ce sont essentiellement des particules terreuses apportées par le vent depuis les plaines agricoles, voire depuis les déserts d'Afrique ou d'Arabie et qui sont riches en magnésium et en calcium. Ceci contribue à entretenir la fertilité des sols (voir chapitre 5) et à relever leur pH*. 18

- lavage d'aérosols* qui sont au contraire chargés en acide sulfurique et en acide nitrique provenant des industries, des chauffages domestiques ou de la circulation automobile. Si ces apports contribuent à la nutrition des peuplements forestiers (apport d'azote), ils provoquent aussi une acidification des sols car ils contiennent des sels d'ammonium qui ont un effet similaire à celui des aérosols acides (chapitre 5). Le captage d'aérosols par les cimes est plus élevé dans les forêts résineuses que dans les forêts feuillues car elles portent des feuilles même en hiver et ont un indice foliaire* plus élevé.

Figure 1 -Schéma de recueil des eaux de drainage au bas d'un sol forestier. Repris de Fertilisation des forêts en pays tempéré, ENGREF-Nancy, ]995.

-enrichissement en éléments, sous forme ionique, en provenance des tissus foliaires par échange au niveau des stomates avec l'eau qui ruisselle sur les feuilles pendant les précipitations. Cet échange est connu sous le nom de récrétion et est souvent un processus de détoxification des feuilles leur permettant d'éliminer des éléments prélevés en excès pour équilibrer électriquement la sève brute. Il concerne tout particulièrement le potassium et, en partie, le magnésium. Les ions ainsi retirés aux tissus foliaires ayant été auparavant prélevés dans le sol par les racines, l'ensemble prélèvement19

récrétion n'a aucun effet sur la fertilité du sol ni sur son pH. Il Y a aussi, concomitamment, absorption d'éléments, notamment azote ammoniacal et, parfois, nitrique par les feuilles.

Photo 1 -Dispositif de recueil des eaux de drainage au bas du sol d'un peuplement forestier. Photo D. Gelhaye, INRA Nancy. Repris de Fertilisation des forêts en pays tempérés, ENGREF-Nancy, 1995.

Nous donnons, à titre d'exemple, dans le tableau 1, la composition des eaux de pluie incidentes et des eaux recueillies sous le couvert forestier dans une forêt d'Épicéa proche du Col du Donon dans les Vosges. Elle résulte de la somme de l'enrichissement par les poussières et aérosols et de l'absorption foliaire. Les analyses d'eau de pluie effectuées sur une douzaine de sites des Vosges ou du Beaujolais montrent que ces résultats sont tout à fait généralisables. La modification de la composition de l'eau qui parvient au sol sous le couvert forestier agit évidemment, en association 20

avec le prélèvement d'éléments nutritifs par les arbres, sur la qualité de l'eau qui est drainée au-dessous du niveau des plus profondes racines, vers les nappes et les petits cours d'eau. Cette eau est d'une part appauvrie en azote, calcium, magnésium et potassium par le prélèvement des racines, et enrichie en certains éléments ou diverses molécules par l'action des microorganismes et des acides contenus dans cette eau.

NOrN
Pi Psc 0,37 1,19

NH4-N 0,31 0,61

SOrS 0,79 1,70

Ca 0,23 0,85

Mg 0,06 0,20

K 0,31 l,52

pH 4,60 4,05

Tableau 1 -Composition de l'eau de pluie au-dessus (Pi) et au-dessous du couvert (Psc) d'un peuplement d'Épicéa dans les Vosges. En milligrammes par litre d'eau de pluie pour l'azote nitrique (No.j-N), l'azote ammoniacal (NH4-N), le calcium (Ca), le magnésium (Mg) et le potassium (K) ou en unités pH (dernière colonne).

Dans les sols riches en minéraux altérables, l'eau acide attaque en effet ces minéraux et peut ainsi apporter à la solution du sol du calcium, du magnésium et divers autres éléments. Dans les sols pauvres en minéraux au contraire, l'effet des eaux acides est de libérer de l'aluminium. La solution du sol peut aussi recevoir un supplément de nitrates et de sulfates par minéralisation de la matière organique, qui contient de l'azote et du soufre. Les nitrates proviennent également de l'oxydation microbienne de l'ammonium apporté au niveau du sol. La modification de la composition de l'eau arrivée à la surface du sol est la résultante de ces deux phénomènes, l'un d'appauvrissement, l'autre d'enrichissement. Ainsi, en forêt du Donon (Vosges), la teneur de l'eau en azote nitrique passe, de l'eau de pluie recueillie sous le couvert forestier à celle drainée à la base du sol, de 1,19 mg/l à 1,76, tandis que l'azote ammoniacal régresse de 0,61 à 0,13. La teneur en calcium varie peu, de 0,85 mg/l à 0,67, mais celle en magnésium augmente notablement, de 0,20 à 0,51 (mauvaise adsorption du magnésium libéré par les litières* à la surface du sol sur les 21

horizons minéraux, trop riches en aluminium). La teneur en potassium régresse fortement de l,52 mg/l à 0,40, ceci s'expliquant par le prélèvement des racines. Par contre, l'eau subit une acidification par la nitrification de l'ammonium (la teneur en ammonium régresse comme indiqué plus haut) et du prélèvement de calcium, magnésium et potassium par les racines qui, en échange, libèrent des protons*, donc acidifient l'eau du sol. Le résultat de cette acidification est une augmentation très forte de la teneur en aluminium qui passe de 0,06 mg/l dans la pluie sous couvert à 1,79 mg/l dans l'eau de drainage à 60 cm de profondeur. Au total l'eau s'est donc enrichie en magnésium, appauvrie en potassium au passage dans le sol, en même temps qu'elle s'acidifiait et s'enrichissait en nitrates et en aluminium. La quantité d'eau drainée à la base des racines est évidemment moins abondante que celle reçue à la surface du sol puisque le peuplement a prélevé l'eau nécessaire à sa transpiration. Un bilan quantitatif des éléments reçus par l'écosystème* et évacués à la base du sol exige donc de connaître la pluviométrie à découvert, la pluviométrie sous le couvert et la transpiration du peuplement (cette dernière par des modèles bioclimatiques). La quantité drainée est obtenue par calcul à partir de tous ces éléments. Il faut préciser cependant que la composition de l'eau se modifie encore avant que l'eau ne rejoigne la nappe phréatique ou les petits émissaires qui prennent leur source en forêt. Mais cette ultime transformation n'est plus dépendante de l'existence de la forêt et dépend du trajet suivi par l'eau et imposé par les conditions physiques qui règnent dans le sous-sol. Si ce dernier est perméable sur une profondeur de quelques mètres, l'eau va circuler dans des couches de roche désagrégée mais plus riches que le sol en minéraux calciques, potassiques et magnésiens. Ces minéraux s'altèrent et enrichissent l'eau à nouveau en calcium, magnésium et potassium et donc la neutralisent. Elle perd en même temps son aluminium. Dans ce cas, elle sort à l'émissaire à un pH de 7 environ. C'est ce qui a été vérifié dans le bassin versant d'Aubure, dans les Vosges alsaciennes, où les sols forestiers, très appauvris, ne laissent arriver aux arènes* profondes qu'une eau extrêmement acide, très chargée en aluminium, mais qui est totalement neutralisée au cours de son 22

trajet souterrain vers le ruisseau qui reçoit une eau compatible avec la vie des animaux aquatiques. Si, au contraire, comme c'est le cas dans plusieurs bassins versants vosgiens, des couches dures et imperméables ne laissent pas à l'eau d'autre possibilité qu'un trajet très superficiel, sa composition ne se modifie pas et le ruisseau émissaire ne reçoit qu'une eau acide, chargée d'aluminium, impropre au maintien de la vie animale. Les truites disparaissent, la valeur piscicole devient nulle. Le ruisseau est en quelque sorte mort. Il en est de même lorsque l'eau, avant d'arriver à l'émissaire, ne parcourt que des lits de tourbe acide. Plus de 200 petits ruisseaux des Vosges ont ainsi perdu tout intérêt piscicole et ne pourront être restaurés que par épandage d'importantes quantités de dolomie* dans leur bassin versant. Encore faudra-t-il une dizaine d'années au moins pour que cette opération fasse sentir son effet positif sur le cours d'eau. La forêt, en captant des aérosols, puis en modifiant la composition de l'eau en éléments par l'action des racines, des microorganismes et des minéraux calco-magnésiens altérables, joue donc un rôle très important sur la qualité des eaux qui quittent la forêt pour rejoindre les nappes et les cours d'eau. Mais cette qualité peut ensuite, dans les couches très profondes du sol, soit se modifier soit se maintenir. En dernier ressort, c'est en fonction du type de bassin que l'action de la forêt agit ou n'agit pas de manière déterminante sur la qualité des eaux en aval. La forêt et les sols Les sols forestiers sont assez différents des sols agricoles, car ils n'ont pratiquement pas été transformés par l'homme. C'est donc en forêt qu'on trouve les types de sols naturels, évolués depuis des millénaires sous l'influence des agents météoriques et de la végétation. Même les sols des forêts actuelles qui, à un moment de leur histoire, ont été utilisés par l'agriculture, ont repris le cours de leur évolution naturelle depuis que la forêt les a reconquis. La forêt joue donc le rôle de conservatoire des types de sols, et les études de pédogenèse*, depuis que cette discipline a vu le jour à la fin du XIxème siècle, ont trouvé dans les forêts un terrain idéal. 23

Par la grande capacité de leur feuillage à filtrer les aérosols acides (acides nitrique, sulfurique ou chlorhydrique principalement), émis par diverses activités humaines, ou acidifiants (sels d'ammonium), les forêts transmettent aux sols des eaux plus acides que celles issues des formations agricoles ou prairiales, comme cela a été expliqué plus haut. Une étude générale des sols des peuplements forestiers français des réseaux de surveillance (réseaux créés dans tous les pays européens, à l'instigation de la Commission des Nations Unies pour l'Europe), a mis en évidence que les sols forestiers sont plus acides que les sols agricoles (Badeau et al., 1999). Cette acidification, si elle est trop importante (pH inférieur à 4,5), se traduit par une altération plus rapide des minéraux du sol, mais aussi par un ralentissement de la décomposition des litières* et donc par un recyclage plus lent des éléments nutritifs, donc, pédologiquement parlant, par une évolution accélérée. Toutefois, tous les types de sols sont représentés en forêt, même les sols calcaires. Dans un autre domaine, l'action de la forêt est au contraire protectrice et préserve partiellement les sols de l'érosion. Celleci est très spectaculaire en montagne et a conduit à effectuer des travaux de protection importants qui sont réalisés par le service de Restauration des Terrains en Montagne (RTM) de l'ONF, mais elle existe aussi en plaine où elle agit de manière insidieuse, peu spectaculaire, mais cependant bien réelle, surtout sur les sols limoneux. La forêt s'oppose à l'érosion des sols de plusieurs manières. Tout d'abord, les frondaisons et les couches d'humus* brisent la force vive des gouttes d'eau et les empêchent de faire éclater les structures agrégées du sol, comme elles le font sur les sols agricoles nus, provoquant ainsi l'individualisation des molécules de limon qui sont alors mises en suspension dans l'eau et entraînées vers le bas des pentes par ruissellement. Sous forêt, les pluies s'infiltrent donc doucement dans le sol, sans provoquer aucun dommage mécanique, et en respectant la structure. De plus, les racines des arbres, abondantes dans les horizons superficiels, forment une armature qui retient les particules du sol et les préserve de tout entraînement par l'eau de ruissellement. Il peut cependant se produire une migration vers les horizons profonds des molécules d'argile les

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plus fines, mais il s'agit ici d'un phénomène pédologique indépendant de l'érosion. Cet effet protecteur des forêts contre les crues et contre l'érosion a été utilisé sur une grande échelle à la fin du XIxème siècle pour lutter contre les dévastations des torrents dans les Alpes du sud, dans les Cévennes, le massif de l'Aigoual, la Lozère, les Corbières. C'est à cette époque qu'ont été réalisées, sur plusieurs dizaines de milliers d'hectares, des plantations de Pin noir d'Autriche et de Pin à crochets, essences qui s'accommodent assez bien des sols peu profonds et décapés par l'érosion. Ces reboisements ont, pour la plupart, remarquablement réussi, et forment aujourd'hui des forêts adultes, déjà vieillissantes même, et que 1'ONF se préoccupe aujourd'hui activement de régénérer. Les gestionnaires sont conscients qu'il faudra, dans les nouveaux peuplements, laisser place aux feuillus indigènes en mélange (chapitre 11). Des exemples réussis existent en Lozère et le CEMAGREF (voir chap. 10) mène des recherches sur ce sujet. Dans les zones les plus érodables, ces reboisements sont associés à la construction d'ouvrages de génie civil, banquettes, terrasses sur les pentes et barrages dans le lit des torrents pour freiner la vitesse de l'eau et provoquer l'atterrisse ment des matériaux transportés. A noter cependant, pour être complet, que la forêt n'a pas d'effet de prévention sur les glissements de terrain comme celui qu'elle exerce sur l'érosion. En effet, l'eau s'infiltre profondément en forêt et imbibe ainsi la couche d'argile profonde qui provoque le glissement. De plus, le poids des arbres et leur effet de bras de levier sous l'action du vent favorisent le décollement du sol au-dessus de la couche argileuse. Il faut associer à l'action des forestiers contre l'érosion des sols d'autres reboisements qui ne répondaient pas au même souci d'urgence, mais plus simplement cherchaient à créer des forêts plus productives dans certaines régions aux médiocres boisements. On peut citer notamment les reboisements de Cèdre de l'Atlas sur le Mont Ventoux et dans le Lubéron. Bien qu' étrangers à la préoccupation de réduire l'érosion, ces boisements y ont certainement contribué activement, ainsi qu'à la

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régularisation du régime hydrique des massifs montagneux concernés. Laforêt et les avalanches. Les avalanches, qui se produisent, presque tous les hivers, en haute montagne, sont un fléau tout aussi grave et meurtrier que les inondations. Les forêts, en maintenant le manteau neigeux,

Photo 2 -Reboisement artificiel de Pin noir d'Autriche, réalisé à la fin du xrrme siècle pour lutter contre l'érosion. Environs de Digne (Alpes-de-HauteProvence). Photo M. Bonneau.

font obstacle à leur déclenchement, mais beaucoup de celles-ci prennent naissance dans l'étage alpin où, pour des raisons climatiques, les forêts n'existent pas. La végétation n'y est constituée que de plantes herbacées ou d'arbustes rampants. Outre une politique de minimisation des risques qui consiste à ne pas construire dans les sites menacés, faisant l'objet d'un cadastre tenu à jour, il faut donc essayer de prévenir le départ des avalanches. Dans l'étage alpin, sans forêt possible, ce sont

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des ouvrages morts, en bois ou en acier, qui assurent l'arrimage du manteau neigeux. Dans les étages inférieurs, notamment l'étage subalpin (voir définition de cet étage au chapitre 5), même si la forêt en a été éliminée dans le passé pour faire place à des pâturages, on peut avoir recours à des replantations d'essences* forestières. Cependant, des ouvrages paravalanches de même nature que ceux construits dans les zones plus élevées doivent leur être associés. En effet, seules les forêts adultes peuvent, dans une certaine mesure, résister aux avalanches. Les plantations jeunes, ouvertes, peuvent certes éviter le glissement du manteau neigeux, mais elles sont très vulnérables à une avalanche partie en amont. Tant qu'elles n'ont pas atteint un certain âge, quarante ans environ, elles doivent donc, sous peine de destruction, être protégées par des ouvrages morts. La situation se complique du fait que, à ces altitudes, la croissance des plantations est très lente, en raison de la brièveté de la saison de végétation et des multiples aléas auxquels elles sont exposées: gel, agents cryptogamiques, concurrence des végétaux herbacés, ensevelissement sous la neige jusqu'à une date tardive au printemps. Seules quelques essences forestières sont capables de s'installer: Mélèze d'Europe, Pin à crochets, Pin cembro, Pin sylvestre de race alpine interne, Aulne vert, dans une moindre mesure Épicéa commun (Poncet, 2004). Une fois ces plantations arrivées à l'état adulte, elles contribueront à diminuer les risques, bien qu'elles n'offrent pas une protection absolue. Une forêt adulte peut être détruite par une avalanche; les formations claires, comme le mélézein*, ne protègent que médiocrement. L'idéal serait un peuplement dense à branches basses. Il faut donc retenir que la forêt ne protège des avalanches que dans les zones climatiques où elle peut exister, et que la reforestation ne peut y créer qu'à assez long terme des forêts capables de maintenir efficacement la neige. Pendant plusieurs dizaines d'années, elles doivent elles-mêmes avoir la protection d'ouvrages de génie civil. A l'inverse, on doit citer le morcellement excessif de certains massifs forestiers de montagne par l'ouverture de très nombreuses pistes de ski. Bien que ces pistes soient situées endehors des domaines sujets aux avalanches, elles créent un 27

morcellement qui a certainement d'autres inconvénients réels sur la vie, voire sur la pérennité de la forêt. Les forêts réserves de biodiversité* Il est bien connu que les forêts vierges des zones tropicales et équatoriales, ou même les vieilles forêts secondaires, sont extrêmement riches en espèces arborées et arbustives, et que cette

Photo 3 -Banquettes destinées à éviter le glissement de la couche de neige et à prévenir le départ des avalanches. Davos, Suisse. Photo A. Poncet. (Arbez et al., 1971).

grande biodiversité est essentielle pour I'humanité. En effet, cette richesse est du plus haut intérêt scientifique pour la connaissance du monde végétal. De plus, beaucoup des végétaux de ces forêts ombrophiles sont sources de molécules utiles, en pharmacie notamment. La conservation de ces forêts est donc très importante, et l'accent a été mis sur cette question lors de la réunion du Sommet de la Terre à Rio de Janeiro en 1992, puis dans diverses autres conférences internationales. Les forêts tempérées sont beaucoup moins riches en espèces, tant arborées qu'arbustives ou herbacées. On ne s'en préoccupe cependant que davantage du maintien de la biodiversité animale et végétale, dans un but scientifique, mais aussi au bénéfice de 28

la forêt elle-même pour qu'elle puisse à l'avenir continuer à remplir toutes ses fonctions dans un équilibre harmonieux. C'est la notion de gestion durable*, souvent évoquée de nos jours, (Barthod, 2001, Bras, 2001), parfois abusivement. C'est essentiellement l'aspect scientifique qui sera pris en considération dans ce paragraphe.

Photo 4 -Série de barrages édifiés dans le lit du Riou Bourdoux (Alpes-deHaute-Provence) pour retenir les sédiments de crue et stopper l'érosion du bas des versants. Photo Revue forestière française.

On peut voir deux intérêts à la biodiversité: un intérêt intrinsèque, en tant que réserve de gênes qui peuvent être utilisés pour la création de nouvelles variétés, actuellement et surtout dans l'avenir, ce qui illustre la nécessité de sa conservation, et un intérêt scientifique, comme fournissant un matériel d'étude pour une meilleure connaissance des espèces vivantes actuelles ou pour une meilleure compréhension de leurs origines. Il est utile de distinguer une biodiversité de constitution et une biodiversité de fonction. La première peut s'apprécier au 29

niveau inter-espèces qui traduit la variété de composition de la faune et de la flore forestières, et au niveau intra-espèce qui traduit, lui, la diversité du génome au sein d'une même espèce. Or cette diversité spécifique est essentielle pour la résistance de la flore et de la faune aux agents pathogènes ou physiques. Elle est exploitable pour la création de variétés nouvelles, mieux adaptées aux changements de l'environnement physique ou biologique. La biodiversité fonctionnelle résulte de la diversité des espèces, chacune de celles-ci assurant au sein de l' écosystème* forestier une fonction particulière. Par exemple, certains champignons s'attaquent au bois, d'autres aux feuilles tombées. Il en est de même pour les insectes. Les larves de diptères et des vers de terre (lombrics) de petite taille assurent un fractionnement du matériel végétal mort dans les couches d'humus, tandis que d'autres lombrics, dits anéciques, travaillent sur l'ensemble de l'épaisseur du sol, enfouissant profondément les fragments de feuilles mortes qu'ils ont découpés en surface et mélangeant les horizons. Dans nos forêts tempérées, la biodiversité est gouvernée par des causes passées et par des causes actuelles. Parmi les causes passées, il faut évoquer surtout les grandes glaciations du quaternaire, responsables de l'affaiblissement du nombre des espèces en Europe. Ces glaciations ont d'abord repoussé vers le Sud un grand nombre d'espèces, mais celles-ci ont été arrêtées par la Méditerranée dans leur migration vers des climats plus favorables. Beaucoup ont ainsi disparu. La recolonisation de nos territoires à partir de l'Afrique du Nord par des espèces d'arbres voisines de celles qui avaient été éliminées, et appartenant le plus souvent aux mêmes genres, a commencé il y a seulement dix mille ans, après la fin de l'épisode glaciaire würmien. C'est une durée relativement courte, et qui explique que, par exemple, le cèdre, présent autrefois, ne soit réapparu que grâce à sa réintroduction par I'homme. Cette action humaine fait souvent appel à des espèces qui appartiennent au mêmes genres que celles qui ont été éliminées. Ainsi les Pseudotsuga, conifères qui existaient autrefois en Europe, ne sont représentés aujourd'hui, en boisements naturels, qu'en Amérique du Nord et en Extrême30

Orient (Debazac 1991). La réintroduction artificielle du Douglas, qui appartient justement à ce genre, ne fait donc que corriger un effet d'évènements climatiques passés (Boulard, 1998). Une telle réduction de la diversité floristique a été épargnée à l'Amérique, car il n'y avait pas, sur ce continent, aux grandes barrières montagneuses disposées Nord-Sud, de coupure méridionale qui ait empêché les espèces sensibles de se réfugier plus au sud. Parmi les causes actuelles, intervient le type de forêt: les forêts naturelles, ou tout au moins anciennes, ont en général une biodiversité plus grande que les forêts artificielles. A priori, il ne semble pas y avoir de différence entre forêts feuillues et forêts de conifères. Cependant, certaines forêts naturelles ont une biodiversité naturellement assez réduite, par exemple les forêts résineuses de l'étage subalpin (voir chapitre 6). Dans cette question, il faut aussi distinguer la biodiversité à l'échelle de la parcelle et la biodiversité à l'échelle de la forêt entière. En second lieu, la structure de la forêt joue un certain rôle. Une forêt de structure identique sur toute sa surface, comme c'est le cas des forêts jardinées* pied à pied, surtout en plaine, est peu favorable à la biodiversité totale, à l'échelle de la forêt, car il y a partout la même intensité lumineuse, la même occupation de l'espace aérien par les cimes. Végétaux et animaux sont soumis partout aux mêmes conditions de vie et c'est donc partout les mêmes espèces qui seront à leur optimum écologique. Mais à l'échelle locale, sur quelques ares, coexistent dans ce type de forêt des arbres adultes et des arbres plus jeunes, ce qui permet un étagement des cimes et donc une hétérogénéité locale d'éclairement qui favorise la biodiversité. Cependant, la maille de structure unitaire est petite et, à l'échelle de la forêt, la même biodiversité se répète sans changement, de maille en maille, tant que les conditions écologiques restent uniformes. La situation est plus favorable dans les futaies jardinées de montagne car l'effet du relief accroît l'étagement des cimes. A l'échelle de la parcelle, la biodiversité est certes meilleure en futaie jardinée qu'en futaie régulière, mais la biodiversité à l'échelle de la forêt y reste relativement faible pour les raisons ci-dessus. Les seuls facteurs 31

d'élargissement de la biodiversité dans une telle forêt sont les éventuels changements de sol et d'altitude. Sous cet aspect, les forêts de montagne offrent une meilleure diversité globale que celles de plaine. Au contraire, dans une forêt traitée en futaie régulière, chaque parcelle est occupée par un peuplement de même âge où la biodiversité locale est assez faible surtout si le peuplement n'est constitué que d'une seule espèce d'arbre (monospécificité), mais les âges varient de parcelle à parcelle, avec représentation, à l'échelle de la forêt, de tous les âges. Il y a ainsi, dans certaines parcelles, des semis, ne couvrant pas l'ensemble du sol, mélangés à des végétaux herbacés et arbustifs divers. Il est évident que, dans ces conditions, la lumière atteint facilement le sol, les végétaux herbacés et les arbrisseaux assurent une grande biodiversité végétale, entraînant celle des insectes consommateurs de feuillages. Quand une de ces parcelles occupée par des semis voisine avec une parcelle occupée par des arbres adultes de grande taille, la ligne de séparation entre les deux est une zone privilégiée caractérisée par une demi-ombre et par la juxtaposition d'espaces ouverts et lumineux d'un côté et, de l'autre, d'espaces ombragés occupés par les cimes des grands arbres. Des insectes, des oiseaux et des mammifères de mœurs très différentes peuvent y vivre simultanément et la biodiversité est donc localement importante. Entre cette lisière et le cœur du peuplement adulte, et sur quelques dizaines de mètres, existent des conditions intermédiaires qui favorisent d'autres types d'espèces. Entre les deux extrêmes décrits ci-dessus, des peuplements d'âge moyen où les conditions d'éclairement et l'organisation de l'espace aérien sont encore différentes, offrent des conditions intéressantes pour d'autres espèces. La structure de la forêt est, donc, dans l'ensemble, très variée, permettant une grande biodiversité totale, animale et végétale, à l'échelle de l'ensemble de la forêt. En futaie jardinée* comme en futaie régulière*, il ne faut pas négliger la biodiversité propre aux lisières, où l'on retrouve la coexistence d'un espace ouvert, cette fois agricole, et d'un espace forestier. Plus petite est la forêt, plus important en

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valeur relative est l'espace correspondant à cette biodiversité particulière. La biodiversité est également liée aux âges des peuplements forestiers. En futaie jardinée, jeunes et vieux sont représentés dans la même parcelle, tandis que, en futaie régulière, c'est sur l'ensemble de la forêt que se réalise la diversité des âges. Toutefois, dans nos forêts gérées, il est un type de peuplement qui n'est en général pas représenté. C'est celui des peuplements

Photo

5 -Une

coupe

progressive

dans

une futaie

de

Pin

noir

d'Autriche

permet le retour des essences indigènes et favorise biodiversité. Environs de Digne. Photo M. Bonneau.

la réinstallation

de la

sénescents, puisque le gestionnaire prend presque toujours soin de récolter les arbres mûrs avant qu'ils ne soient dépérissants au point que leur bois commence à être attaqué par des champignons ou des insectes. Ces peuplements sénescents permettent pourtant, lorsqu'ils existent, d'héberger des espèces de champignons, d'insectes et d'oiseaux très spécialisées tout en étant très variées. Dans une forêt normalement gérée, la biodiversité est donc tronquée, amputée de l'ensemble des organismes inféodés aux bois dépérissants et morts, ce qui est dommage si l'on se place strictement dans une optique naturaliste. Un effort important est, depuis quelques années,

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