Étude à long terme de la biogéochimie des écosystème forestiers (2018)

Depuis les années septante, le rôle des forêts a évolué d’une fonction principalement économique et productrice de bois vers une multifonctionnalité qui tient également compte des aspects écologiques, récréatifs, éducationnels et sociétaux. L’évolution des besoins de chacun et la prise en compte des services écosystémiques que les forêts peuvent nous fournir sont ainsi mis en avant. Parallèlement, le caractère non renouvelable des sols a été mis en évidence et des politiques ont été développées afin de préserver leur qualité.
Une gestion forestière plus ‘durable’ se développe en tenant compte des différentes fonctions de la forêt, ainsi que de l’influence des pressions anthropiques (exploitation, changements climatiques, polluants…). La diversification des essences est apparue comme une option de gestion possible, afin de maintenir les services écosystémiques fournis par les forêts, d’augmenter la résistance et résilience aux stress, et donc pour tendre vers une gestion forestière plus ‘durable’.
Pour mesurer l’impact de cette diversification, une bonne connaissance du fonctionnement de l’écosystème est indispensable. D’où le besoin d’outils de suivi et de diagnostic. Le développement d’indicateurs biologiques de la qualité du sol constitue actuellement une priorité de recherche sur les sols à l’échelle européenne.
Lors des subventions précédentes, douze placettes intensives ont été équipées de dispositifs de collecte (72 collecteurs de pluviolessivats, 96 bougies poreuses) dans deux bassins versants de ca. 80 ha (Robinette et Waroneu). Les récoltes ont débuté en janvier 2013 pour les pluviolessivats et en janvier 2014 pour les bougies poreuses. Des mesures de la biomasse des arbres ont été réalisées dans les placettes d’étude intensive à Waroneu en juin 2013, 2015 et 2017 et à la Robinette en juin 2014, 2016 et décembre 2018. Des échantillonnages de sol ont été réalisés en juin 2013, en janvier, mai et novembre 2014, en mai et décembre 2015, en novembre 2016, 2017 et 2018. Les mesures de l’évolution des concentrations et flux en éléments minéraux et en carbone organique dans les pluies, pluviolessivats, la solution du sol et l’exutoire de deux bassins versants ont été poursuivis.
Ce rapport résulte d’une subvention entre le SPW et l’ULiège d’une durée de 12 mois.
La structure du programme pour un an était :
1. Fournir des mesures à long terme sur les concentrations et flux en éléments minéraux, carbone organique dans deux bassins versants forestiers
2. Fournir des mesures à long terme sur les indicateurs biologiques de la qualité des sols forestiers
3. Gérer la base de données
4. Évaluer l’évolution à long terme des dépôts acides et azotés
5. Analyser la variabilité spatiale et temporelle des processus biogéochimiques/indicateurs biologiques de la qualité du sol
6. Étudier la dynamique du carbone et de l’azote
7. Valoriser et disséminer les résultats des recherches
Dans ce rapport nous présentons : un chapitre concernant l’historique des mesures, la gestion de la base de données, l’intégration des données avant et après 2014 et l’automatisation de la gestion de la base de données ; l'analyse statistique de l'évolution à long terme des concentrations et des flux en éléments minéraux dans les bassins versants forestiers (Ca2+, K+, Mg2+) ; les résultats de l’échantillonnage des sols de novembre 2018 pour les indicateurs biologiques et les cations échangeables ; les mesures de biomasses des placettes du bassin versant de la Robinette
Résultats
• L’inventaire exhaustif des données concernant les bassins versants de La Robinette et de Waroneu a été réalisé.
• L’assemblage des deux bases de données avant et après 2014 est en cours de finalisation.
• L’automatisation et le formatage des entrées de nouvelles données dans la nouvelle structure de la base de données est en cours d’implémentation.
• Les analyses statistiques des tendances à long termes (23 années de 1991 à 2014) des pluviolessivats sous épicéas adultes mettent en évidence une réduction des entrées en calcium et en magnésium dans les deux bassins versants et une réduction des entrées en potassium pour le bassin versant de Waroneu.
• Ces mêmes analyses montrent une augmentation significative des concentrations en calcium mesurées dans les eaux des exutoires des deux bassin versants ; par contre les concentrations en potassium et en magnésium diminuent dans les eaux des deux exutoires.
• Lors des 6 premiers échantillonnages de sols (Ratcliffe et al, 2018) les valeurs pour les indicateurs biologiques mesurés dans les deux parcelles à ‘découverts’ (W02 et R12) étaient très semblables. Le changement de couverture végétale dans la parcelle W02 semble avoir un impact sur les indicateurs biologiques puisqu’on observe maintenant des différences significatives entre ces deux parcelles pour les valeurs de biomasse microbienne, respiration basale, Qmic et de qCO2.
• Comme en 2015 (Bosman et Carnol, 2015), on observe des valeurs de calcium échangeables plus élevées pour le sol des deux placettes d’épicéas jeunes (R08 et W04) ; des valeurs de magnésium échangeable plus faibles pour les sols des parcelles sous sitkas et à découvert de la Robinette (R11 et R12) et sous les hêtres de Waroneu (W06) ; des valeurs de potassium globalement faibles. Le sol de la parcelle de hêtres adultes de Waroneu (W06) est plus pauvre en bases échangeables que les autres sols des parcelles de ce bassin versant. C’est également l’unique sol des placettes de Waroneu où la proportion des cations échangeables est dominée par l’aluminium.