Fig. 1: Pessière-sapinière étagée comportant de jeunes hêtres dans la région du Gantrisch, canton de Berne. (cliquer pour agrandir) (Photo: K. Allenspach)

Fig. 2: Essai réalisé à l’aide d’un simulateur de pluie et de sondes afin de mesurer la teneur en eau du sol.  (cliquer pour agrandir) Photo: WSL

Fig. 3: Réservoir d’eau supplémentaire dans la pessière-sapinière actuelle lorsque le hêtre gagne du terrain en raison du changement climatique. (cliquer pour agrandir, en allemand) Grafique: WSL

Droits d’auteur: L’Institut fédéral de recherches WSL met gratuitement à disposition le matériel iconographique pour l’illustration d’articles de presse liés à ce communiqué. L’importation de ces illustrations dans des bases de données photographiques et la vente à des tiers sont strictement interdites.

Selon des modélisations climatiques, le hêtre gagnera à long terme les hautes altitudes du fait des températures croissantes. C’est la raison pour laquelle les forêts protectrices présenteront probablement à l’avenir une proportion supérieure de hêtres. D’où une meilleure pénétration des racines dans le sol de surface, une augmentation de la rétention d’eau et une amélioration de la fonction protectrice contre les crues, selon l’étude des spécialistes en sciences du sol de l’Institut fédéral de recherches WSL publiée dans le numéro de novembre de la revue spécialisée "Wald und Holz".

Les hêtres gagneront en particulier les pessières-sapinières existantes des Préalpes en raison de la hausse des températures. La composition des espèces, qui évolue par là même, influe également sur la pénétration des racines dans le sol. En effet, le hêtre s’enracine dans les couches plus profondes du sol par rapport à l’épicéa au système racinaire de surface. Les racines mortes laissent derrière elles des cavités naturelles à l’intérieur desquelles le sol peut emmagasiner une quantité accrue d’eau. Plus un nombre élevé de racines du hêtre pénètrent dans le sol et ameublissent celui-ci à long terme, plus le sol absorbe d’eau, réduisant d’autant le ruissellement de surface. D’où un risque de crue amoindri. Une forêt de montagne riche en hêtres offre ainsi un effet protecteur supérieur à celui d’une forêt pauvre en hêtres.

Enracinement plus profond des hêtres

Afin d’évaluer l’influence d’une composition modifiée en essences sur l’effet protecteur contre les crues, des scientifiques de l’Institut fédéral de recherches WSL, de l’Université de Berne et de la Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires HAFL de Zollikofen, ont comparé une forêt mélangée riche en épicéas à une forêt riche en hêtres présente à une altitude inférieure dans la région du Gantrisch (canton de Berne). Dans le cadre d’une expérience, ils établirent la capacité de rétention d’eau d’une pessière-sapinière à 1000 m d’altitude ainsi que celle d’une hêtraie à sapin située à proximité et à une altitude inférieure de 100 m environ. Dans les deux sites, les caractéristiques pédologiques (degré d’hydromorphie, densité, granulométrie, acidité du sol) étaient relativement comparables.

Lors d’une expérience d’aspersion, les scientifiques déterminèrent la quantité d’eau que les sols des deux forêts sont capables d’emmagasiner. À cette fin, ils simulèrent de fortes précipitations d’une durée d’une heure à petite échelle (1 m²). Il s’avéra qu’une hêtraie à sapin pouvait absorber dans l’ensemble quelque 15% d’eau en plus qu’une pessière-sapinière pauvre en hêtres. Dans la pessière-sapinière, il y a une bonne pénétration des racines dans le sol jusqu’à environ 70 cm de profondeur. Celui-ci absorbe donc une quantité nettement plus grande d’eau que la forêt plus riche en épicéas localisée à plus haute altitude, la densité racinaire de cette dernière n’étant très élevée que dans les 10 centimètres supérieurs du sol.

Sur la base du rapport entre la densité racinaire et la rétention d’eau, il est possible de calculer la rétention future d’eau à différentes profondeurs du sol pour la pessière-sapinière étudiée, et ce en fonction de l’évolution de la densité racinaire lorsque le hêtre gagne le peuplement. Il faut tabler sur une légère diminution de la rétention d’eau uniquement dans les 10 cm supérieurs car la densité racinaire de l’épicéa, dont le système racinaire est très superficiel, y demeurera très élevée. En revanche, le sol pourra emmagasiner une quantité d’eau supérieure entre 10 et 100 cm de profondeur (Figure 3).

Néanmoins, même si la capacité de rétention d’eau dans le sol augmente légèrement en raison de la présence accrue du hêtre, on ne peut pas en déduire automatiquement une amélioration de l’effet protecteur assuré contre les crues. En effet, le changement climatique s’accompagnera probablement aussi d’épisodes pluvieux d’intensité supérieure. La proportion plus élevée de hêtres peut toutefois compenser, au moins en partie, ce phénomène.

Indications en vue du traitement futur des bois

Pour les praticiens forestiers, une intensité d’enracinement la plus élevée possible représente le principal instrument pour favoriser l’effet protecteur contre les crues. Une densité racinaire élevée, aussi bien en surface qu’en profondeur, sera obtenue grâce à un peuplement étagé et à un mélange prenant en compte chaque arbre isolé (Figure 1). Ces prescriptions correspondent aux exigences de la Confédération que les praticiens peuvent consulter dans les instructions pratiques "Gestion durable des forêts de protection - projet NaiS" (Frehner et al. 2005).

Remerciements

Nous remercions le Programme de recherche OFEV/WSL « Forêt et changements climatiques » ainsi que l'action Cost E38 (Woody root processe) pour le soutien financier de ce projet.

Publication 

Lange, B.; Germann, P.F.; Lüscher, P. (2012): Greater abundance of Fagus sylvatica in coniferous flood protection forests due to climate change: impact of modified root densities on infiltration. European Journal of Forest Research.

Personnes à contacter

• Dr. Peter Lüscher

  Organisationseinheit:	Waldböden und Biogeochemie Bodenfunktionen und Bodenschutz
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  Raum:	Bi HL B 27
  E-Mail:

• Dr. Benjamin Lange
  University of  Potsdam,
  Institute of Earth and Environmental Science
  Karl-Liebknecht-Str. 24-25
  D-14476 Potsdam-Golm
  benjamin.lange (at) uni-potsdam.de
  Tel.: 0049 331 977 2114

Liens

• Wurzeln erhöhen das Wasserspeichervermögen (Wald und Holz; en allemand)
• Hochwasserschutzwirkung von Tannen-Fichten-Wäldern (Wald und Holz; en allemand)
• Gestion durable des forêts de protection (projet NaiS)
• WSL-Projekt Wurzelverteilung und Wasserhaushalt im Boden (en allemand)
• Programme de recherche OFEV/WSL « Forêt et changements climatiques »