Chapeau

En montagne, les milieux naturels sont impactés par de nombreux aménagements touristiques et agricoles qui fragilisent le couvert végétal et nécessitent des actions de restauration écologique. Cet article présente les résultats d’une expérience de revégétalisation réalisée dans les Alpes françaises du Nord, où les sédiments lacustres issus de la vidange d’un barrage ont été utilisés pour enrichir le sol, et où deux mélanges de graines adaptées aux conditions locales ont été testés avec succès pour reconstituer le couvert végétal.

Zone d’étude

Les sites revégétalisés sont situés dans un contexte de pelouses subalpines calcicoles (code EUNIS : E4.4311 – Gazons à Seslérie bleue et Laîche sempervirente des Alpes) à 1 950 mètres d’altitude (figure 1 A, B). Ces pelouses sont riches en espèces végétales (65 taxons recensés sur la zone témoin) et couvrantes (plus de 90 % de recouvrement du sol), exposées au sud et sur des pentes faibles. L’horizon supérieur du sol, peu profond, présente une forte pierrosité (jusqu’à 60 %) et reste plutôt sec. Le milieu est précocement déneigé par rapport aux versants environnants et peut donc être pâturé tôt en saison, dès le mois de juin à la fonte des neiges et jusqu’au mois d’octobre. Les alpages du Mont Cenis sont convoités depuis le Moyen-Âge ; ils font d’ailleurs partie de la zone de production de l’AOP¹ Beaufort où bovins et ovins y pâturent largement.

Figure 1 – A : zone d’étude ; B : pelouse subalpine de référence ; C : site revégétalisé.

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Source : S. Huc, CBNA, 2021.

L’expérimentation

Fin 2016, les parcelles ont été délimitées et deux mélanges de sédiments composés de compost de déchets verts et de fumier ont été préparés. La parcelle 1b_PHYS1 de 1 400 m², dont le sol était limono-sableux et présentait une profondeur maximale de 6 cm, a reçu une épaisseur de 3 cm de sédiments (300 m³/ha), 1 cm de compost de déchets verts et 1 cm de fumier (100 m³/ha). Les parcelles 2b_CV2 et 2b_PHYS1 de 5 700 m² au total, plus sableuses et d’une profondeur de 2 à 4 cm, ont reçu 5 cm de sédiments, 2 cm de compost et 2 cm de fumier.

Ces sols receveurs sont caractérisés par une carence en phosphore [< 40 mg/kg] et en potassium [< 90 mg/kg], une teneur en azote total faible [< 0,27 %], une CEC (capacité d’échange cationique) elle aussi basse [< 7,3 mEq/100 g) et une teneur en matière organique satisfaisante [4-5 %].

Les analyses des sédiments à régaler ont montré une valeur agronomique assez proche de celle des sols locaux, avec cependant une teneur en matière organique plus faible de l’ordre de 2 % et des teneurs en nutriments NPK² moindres, ce qui a nécessité les apports en amendements organiques. Il faut donc considérer l’apport de sédiments non pas comme un amendement mais comme une reconstitution de sol pour obtenir un support de culture permettant une couverture végétale pérenne.

L’apport de fumier et de compost doit permettre d’augmenter les teneurs en NPK et en matière organique ; l’ajout de compost contribuera aussi à l’amélioration de la structure du sol, de sa porosité et de sa rétention en eau, conditions essentielles d’un bon enracinement.

Le sol a ensuite été ensemencé avec deux mélanges de graines différents selon les parcelles :

• le premier est composé à 100 % d’espèces à certification obligatoire (encadré 1) et correspond aux mélanges généralement utilisés lors de chantiers de revégétalisation de prairies dans un but strictement agronomique. Ce mélange est nommé CV dans la suite de cet article ;

• le second est plus expérimental, composé à 89,2 % d’espèces à certification obligatoire comme le précédent mélange et à 10,8 % d’espèces sauvages locales récoltées et produites dans les Alpes (figure 1 C), selon le référentiel technique de la marque Végétal local (encadré 2). Il répond davantage à un objectif agro-écologique permettant d’intégrer des écotypes locaux, garantissant une grande diversité génétique et une traçabilité des graines lors des phases de collecte et de production. Ce mélange est nommé PHYT dans la suite de cet article.

La composition des deux mélanges figure dans le tableau 1.

Une zone témoin, sans dépôt de sédiment et sans semis, a été préservée et représente l’écosystème de référence.

Ainsi quatre sites ont fait l’objet d’un suivi de végétation (CBNA) et trois sites d’un suivi agronomique (EDF) : ils sont situés dans un rayon de 200 mètres sous le barrage de la retenue.

Le suivi pédologique de la végétation et des sédiments : méthodologie

Les sols ont été décrits par l’ouverture de profils (horizons, hydromorphie, densité racinaire) et de nombreux prélèvements à la tarière. Plusieurs paramètres physiques ont été mesurés comme la texture, la capacité de rétention en eau et la stabilité structurale (formation d’agrégats, risques de battance). Des analyses chimiques ont été réalisées (pH, éléments nutritifs, teneur en matière organique…) et leur innocuité a aussi été testée (analyses des métaux totaux et mobiles, comparaison aux seuils de l’arrêté « boues »).

Le suivi de la végétation a consisté à noter dans chaque zone :

• le taux de recouvrement de la végétation qui permet d’apprécier la reprise des espèces semées et des espèces spontanées issues de la banque de semences du sol. Ces taux sont mesurés par échantillonnage aléatoire avec 10 lancers de quadrat de 0,5 x 0,5 m (soit 0,25 m²) dans chaque zone. Chaque quadrat est subdivisé en 25 sous-quadrats, ce qui permet de noter le taux de présence de végétation en pourcentage ;

• la liste des espèces végétales détectables par zone. Seules les trachéophytes (plantes vasculaires) sont notées ; les lichens et les mousses sont exclus des relevés de végétation.

Ces attributs permettent ensuite d’analyser plusieurs indicateurs : la réussite du semis par les taux de recouvrement de végétation et les taux de reprise des espèces semées (rapport entre le nombre d’espèces semées observées et le nombre d’espèces semées totales), la renaturation de l’écosystème par la richesse spécifique et l’évolution du nombre d’espèces cibles, et la valorisation agro-écologique par l’analyse de deux familles botaniques (graminées et fabacées) qui jouent un rôle important dans l’alimentation du bétail. Les espèces cibles sont définies comme celles qui sont présentes dans l’écosystème de référence.

Caractéristiques des sols reconstitués

Les sols reconstitués avec les mélanges de sédiments, compost et fumier ont permis une augmentation de leur épaisseur ; de 2 à 6 cm à l’origine, les profondeurs observées sont aujourd’hui de l’ordre de 10 à 12 cm, ce qui améliore la réserve utile en eau (RU) des parcelles.

La parcelle 2 étant constituée à l’origine d’un sol sableux, l’apport de sédiments a modifié sa texture aujourd’hui limono-sableuse, permettant d’améliorer sensiblement la valeur agronomique du sol.

Cette amélioration de la texture facilite l’installation des plantes. Ainsi, une forte croissance des appareils racinaires a été observée au cours du temps, témoin de la vigueur de la végétation (photo 1).

Photo 1 – Systèmes racinaires relevés dans les sites revégétalisés quatre années après le semis.

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Source : G. Friboulet, EDF.

Cet enracinement est essentiel pour la stabilisation des sols, notamment en terrains pentus, et contribue à limiter l’érosion.

Comme les caractéristiques des sédiments sont finalement très proches de celles des sols en place, aucun déséquilibre n’est observé (figure 2). Le pH reste alcalin [8,1] et le taux de calcaire relativement important [15 %] conserve sa partie active inférieure à 1 %. Le taux de matière organique [de 5,5 à 7,1 %] est légèrement plus élevé que celui des parcelles d’origine [4,0 à 5,1] et dépend de l’importance du pâturage, mais la teneur en azote reste cependant très faible [0,3 %]. La capacité d’échanges cationiques a sensiblement progressé, passant de [6 à 10 meq/100 g] mais reste faible. Le rapport C/N se maintient à l’équilibre autour de 12. Les teneurs en phosphore évoluent en fonction de la pression de pâturage. L’indice risque de battance n’a pas évolué et reste faible [0,3].

Figure 2 – Teneurs en éléments fertilisants. Les seuils définissent des propriétés idéales d’un sol support de végétation.

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Source : ADEME-SITERRE.

Des indicateurs de reprise de végétation

Les taux de recouvrement de la végétation sont comparés entre les deux mélanges, quatre années après semis. En 2021, le mélange CV qui ne comprend que des espèces à certification obligatoire présente un taux de recouvrement de 73,5 %, alors que le mélange PHYT qui contient en outre des espèces sauvages d’origine locale a un taux de recouvrement de 80,8 %. La différence entre ces deux valeurs est non significative (p-value = 0,1896) selon le test de corrélation de Pearson.

Le taux de reprise des espèces semées permet d’apprécier l’efficacité des mélanges les premières années. En quatre ans, les espèces du mélange CV se sont davantage exprimées que celles du mélange PHYT, avec des taux supérieurs à 65 % pour le premier contre 40 % pour le second. Les 11 espèces du mélange CV ont été observées durant les quatre années de suivi, alors que deux espèces sur les 20 semées du mélange PHYT n’ont jamais été observées sur cette période : Patzkea paniculata et Hypericum perforatum. Ceci peut être lié aux capacités de germinations réduites des espèces, ou simplement à des conditions édaphiques défavorables.

La richesse spécifique seule ne permet pas d’évaluer la réussite de la revégétalisation car elle inclut toutes les espèces présentes, y compris les espèces rudérales. Elle donne toutefois une indication sur l’évolution du cortège floristique. En l’occurrence, cette richesse varie selon les années d’observation, en lien probablement avec les saisons climatiques.

Des indicateurs écologiques

L’écosystème de référence correspond à l’état souhaitable, attendu après revégétalisation, atteignable via une succession d’étapes appelées trajectoires (Le Floc'h & Aronson, 1995). Les espèces semées ont pour rôle d’initier ou d’accélérer la constitution d’une série de végétation adaptée au biotope initial, qui va le faire évoluer jusqu’à l’état souhaitable, et rendre le milieu fonctionnel pour les usages attendus.

Dans notre cas, cet indicateur est apprécié en analysant l’évolution du nombre d’espèces cibles présentes dans les sites revégétalisés. Ce nombre évolue de la même façon quel que soit le mélange semé entre 2018 et 2021, mais les valeurs restent faibles par rapport aux 65 espèces présentes dans l’écosystème de référence.

Dans un contexte de pelouses naturelles, la dispersion des espèces sauvages locales vient enrichir les cortèges d’espèces semées. On observe une colonisation naturelle par les espèces locales qui s’accélère en lien avec la reconstitution progressive du sol. La gestion pastorale joue ici un rôle déterminant dans la trajectoire de la végétation, à travers l’impact – favorable ou au contraire défavorable selon la charge, la durée, la fréquence et les dates de pâturage – de l’abroutissement, du piétinement et de l’eutrophisation par les déjections animales.

Des indicateurs agronomiques

En agronomie, les espèces fourragères et appétentes pour les troupeaux sont un bon indicateur de la valeur agronomique des formations végétales. La part des graminoïdes et des Fabacées dans les sites restaurés est donc déterminante pour répondre à l’objectif agronomique de la restauration. Nous avons mesuré la part de ces deux grands groupes dans les deux mélanges (CV et PHYT) et dans l’écosystème de référence. Les taux sont quasi-équivalents dans les deux mélanges semés (14 à 18,5 % pour les graminoïdes, 13 à 16 % pour les Fabacées) et dans la zone témoin (21,5 % pour les graminoïdes, 10,8 % pour les Fabacées), mais le cortège de graminoïdes et Fabacées des zones semées est bien différent de celui observé dans la pelouse de référence. Dactylis glomerata, Festuca rubra, Lolium perenne, Onobrychis viciifolia, espèces fourragères de faible qualité des prairies de basse et moyenne altitude, sont dominantes sur les zones semées, au détriment de Festuca laevigata, Poa alpina ou Onobrychis montana, espèces indigènes des pelouses subalpines.

Les espèces inventoriées ont aussi été analysées selon leurs stratégies écologiques d’après le modèle de Grime (Grime, 1974) qui permet de les caractériser selon l’intensité relative de la tolérance à la compétition, au stress ou aux perturbations (espèces rudérales). Nous nous intéressons à ce dernier groupe qui représente 6,1 % dans le mélange CV et 18,6 % dans le mélange PHYT, alors qu’il est nul dans l’écosystème de référence. Ces pourcentages indiquent que les prairies sont en cours de maturation : les espèces pionnières comme Capsella bursa-pastori, Medicago lupulina et Polygonum aviculare perdurent encore quatre années après semis.

Une reprise lente et peu dynamique

Afin de mesurer la réussite de cette opération de revégétalisation, nous proposons d’analyser plusieurs indicateurs simples, liés aux espèces végétales présentes. Pour chacun de ces indicateurs, on compare l’écosystème de référence aux mélanges semés. Les graphiques en radar (figure 3) synthétisent les données obtenues pour les différents indicateurs analysés pour les mélanges de graines semées et pour la pelouse subalpine considérée comme écosystème de référence.

Figure 3 – Indicateurs de revégétalisation comparant les sites revégétalisés et la pelouse subalpine de référence. Toutes les valeurs sont en pourcentage (%).

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Quatre années après le semis, le milieu est encore loin d'être végétalisé à l'image de l'écosystème de référence, mais les taux de recouvrement ont fortement augmenté dans les deux mélanges. Avec des taux de recouvrement supérieurs à 70 %, l'objectif de réduire les risques d'érosion du sol est atteint (Peratoner, 2003). Pour être pérenne dans le temps, ces taux devront se maintenir plusieurs années consécutives : le sur-piétinement par les bovins peut donc perturber cet équilibre encore fragile. En effet, les modelés de terrain de ces pelouses subalpines sont fortement marqués par les phénomènes de solifluxion (écoulement lent, le long d'une pente, du sol superficiel gorgé d'eau) qui s'exercent régulièrement au printemps et à l'automne en période post- et pré-nivale. Le sol, imbibé d'eau de fonte de neige ou de pluie, subit une dégradation et participe à l'augmentation de la proportion de sol nu (Rey et al., 2004). La protection du sol par la végétation est indispensable pour réduire l'érosion hydrique de surface, donc pour préserver la ressource fourragère présente sur les sites étudiés. Un bon couvert végétal est donc primordial pour garantir la pérennité de la communauté végétale reconstituée.

La richesse spécifique et le taux d’espèces cibles restent faibles par rapport à la référence et variables selon les années. Le cortège floristique est en cours d’évolution : la dynamique végétale est naturellement lente dans ces conditions écologiques contraignantes. La présence d’espèces rudérales souligne bien cette phase de succession. Le taux d’espèces rudérales est encore largement supérieur à l’écosystème de référence quel que soit le mélange considéré. Les dispersions spatiales et temporelles des espèces locales ont lieu puisque d’autres espèces que celles semées ont pu s’installer, à travers une dispersion par voie végétative mais aussi via les diaspores de l’année ou de la banque de semences du sol.

Graminoïdes et Fabacées sont largement présentes dans les zones semées et leur taux est quasi équivalent à celui de la référence. Mais les espèces présentes sont différentes de l'écosystème de référence et leur intérêt pastoral reste médiocre, en raison d'une faible phytomasse aérienne et d'un potentiel fourrager limité (Bornand et al., 2007).

L’apport de sédiments aura été certainement important pour la reprise de végétation en tant que support de culture, pour leurs qualités de correction de la texture et pour l’amélioration de la rétention hydrique. Le taux de matière organique a d’abord favorisé les espèces semées qui sont généralement présentes en prairies de basse altitude. Puis, l’évolution des conditions édaphiques et la rudesse des contions bioclimatiques avec des périodes de végétation courte font évoluer lentement le cortège de végétation. Des espèces de pelouses alpines (les espèces cibles), plus adaptées au site, apparaissent et leur nombre augmentent au cours du temps.

Notes

• Appellation d’origine protégée.
• NPK est un sigle qui signifie azote, phosphore et potassium, d'après leur symbole chimique.