La présence d'une nappe d'eau dans des sols hydromorphes forestiers : à quelle profondeur, quand et combien de temps ?Les apports d'un suivi piézométrique pluriannuel

Les caracteristiques morphologiques des sols hydromorphes permettent un diagnostic robuste des horizons concernes par l'ennoyage (ou engorgement) et de l'intensite du deficit en oxygene (Baize et Jabiol 2011). Ce diagnostic est utilise notamment pour evaluer l'intensite de la contrainte representee par l'ennoyage et ses consequences sur les systemes racinaires. Le diagnostic "zone humide" defini dans l'arrete de 2009 est aussi base en premiere approche sur l'abondance des taches d'oxydation et de reduction (MDDE GIS SOL 2013). Le regime de l'engorgement est caracterise par les oscillations de la nappe et son temps de sejours. Il se traduit par des episodes d'hypoxie plus ou moins severes allant jusqu'a l'anoxie, qui laissent leur empreinte sur la morphologie du sol. Dans les sols a nappe temporaire, le lien entre la morphologie et la duree de presence de la nappe d'eau, ainsi que son oxygenation n'est pas aussi direct que dans les sols a nappe permanente. L'evaluation de l'intensite de la contrainte pour la vegetation doit non seulement prendre en compte l'abondance et la profondeur des taches, mais aussi la periode de l'annee durant laquelle elle est presente (Levy et Lefevre 2001, Jabiol et al. 2009). Des methodes comme celle de Blavet et al. (2000) ou de Tassinari et al. (2002) ont ete developpees pour etablir des relations entre les couleurs et les modalites d'ennoyage, mais ces approches sont difficilement generalisables. Afin de mieux decrire le fonctionnement des sols a ennoyage temporaire et de mieux evaluer les contraintes pour la vegetation, nous avons entrepris de preciser les modalites d'engorgement dans des sols forestiers par un suivi piezometrique quotidien durant plusieurs annees dans des sols representatif du massif de Chaux (Jura). Contexte et methodes Les 12 sols etudies sont situes en foret de Chaux (Jura). Le substrat geologique est constitue d'un cailloutis silicate impermeable surmonte par un materiau argilo-limoneux lui-meme recouvert par un depot limoneux. Les sols occupent les positions topographiques caracteristiques du massif : plateaux, pentes bordant les plateaux et vallons qui entaillent les plateaux ou circulent des ruisseaux temporaires. Les sols sont majoritairement acides a nappe temporaire (Plaisance 1965, Bailly 1989). Les variations de la profondeur d'apparition de la nappe ont ete suivies durant 3 a 5 ans grâce a des sondes piezometriques (Mini-Diver Schlumberger) avec un pas de temps de mesure de 12 heures. Le fonctionnement piezometrique Les durees d'ennoyage annuelles cumulees varient de 0 a 11 mois dans le premier metre. Le sol ou aucune periode d'ennoyage n'a ete detectee presente des concretions indurees. L'ennoyage le plus long est mesure dans un petit vallon marecageux en bordure de plateau. L'installation des nappes intervient entre octobre et decembre. Elles persistent jusqu'a mai ou juillet. Le regime des precipitations influence fortement la duree d'ennoyage, mais ce sont les conditions stationnelles qui determinent les modalites de fluctuation du niveau de la nappe. Contrairement a ce qui est generalement admis, les sols a fragipan (plateau et bordure de plateau) presentent une nappe perchee qui apparait dans les 50 premiers centimetres durant moins de 10 jours. Les nappes perchees sont presentes seulement en automne. Au debut de la periode de vegetation en mars et avril, les durees d'ennoyage sont tres differentes selon les situations topographiques. Conclusions En dehors des sols dont l'hydromorphie consiste seulement en des concretions ferro-manganiques indurees, les traits d'hydromorphie sont fonctionnels malgre leur anciennete. Les mesures quotidiennes permettent de suivre les oscillations rapides de la nappe dans les sols les plus permeables. La forte variation interannuelle de la lame d'eau precipitee justifie un suivi pluriannuel de la piezometrie. Des etudes sont en cours pour relier le fonctionnement piezometrique aux variations du potentiel d'oxydo-reduction et ses consequences sur la mise en solution des oxyhydroxydes de Fe et de Mn et des elements traces associes, notamment les terres rares. Baize D., Jabiol B., 2011. Guide pour la description des sols. Ed. Quae, 429 p. Bailly G., 1989. Catalogue des types de stations forestieres du massif de Chaux. Office National des Forets, Dir. Reg. de Franche-Comte et Service Departemental du Jura, 233 p. Blavet D., Mathe E., Leprun J.C., 2000. Relations between soil colour and waterlogging duration en a representative hillside of the West African granito-gneissic bedrock. Catena, 39, 187-210. Jabiol B., Levy G., Bonneau M., Brethes A. 2009. Comprendre les sols pour mieux gerer les forets. Ed. AgroParisTech, 624 p. Levy G., Lefevre Y., 2001. La foret et sa culture sur sol a nappe temporaire. ENGREF, 223 p.
 MEDDE, GIS Sol, 2013. Guide pour l’identification et la delimitation des sols de zones humides. Ministere de l’Ecologie, du Developpement Durable et de l’Energie, GIS Sol, 63 p. Plaisance G., 1965. Les sols a marbrures de la foret de Chaux (Jura). Ann. Sci. For. 22, 4, 449-676. Tassinari C., Lagacherie P., Bouzigues R., Legros J.P., 2002. Estimating soil water saturation from morphological soil indicators in a pedologically contrasted Mediterranean region. Geoderma, 108, 225-235.