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L’expérience d’irrigation dans le Bois de Finges

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Au début de ce siècle, dans la vallée du Rhône entre Brigue et Sion (canton du Valais), l'une des vallées alpines intérieures les plus sèches des Alpes européennes, de nombreux pins présentaient des symptômes frappants de sécheresse. Beaucoup d'arbres plus âgés étaient déjà morts. Pour comprendre les causes de ce dépérissement, le WSL a installé au cours de l'été 2003 une expérience d'irrigation contrôlée à long terme dans le parc naturel de Pfyn-Finges. L'objectif de cette expérience est de comparer les réactions de plusieurs centaines de pins sur des parcelles forestières irriguées avec celles d'arbres qui continuent à ne recevoir que des quantités naturelles de pluie.

 

Pour mieux comprendre les effets à moyen et long termes des périodes de sécheresse sur les forêts, il faut examiner les résultats d’essais menés dans des régions arides à l’aide de séries de mesures locales de longue durée.

Le Bois de Finges (canton du Valais; 46° 18’ N, 7° 36’ E, 615 m d’altitude) offre les meilleures conditions pour réaliser ces essais. C’est donc là, dans la plus grande forêt de pins intacte de Suisse, qu’une équipe de chercheurs du WSL a lancé une expérience sur 30 ans. La température annuelle moyenne y est de 9,2°C et la somme des précipitations annuelles s’élève à 657 mm (moyenne entre 1961 et 1990).

En moyenne sur ce site expérimental de 1,2 hectare, les pins ont 120 ans et mesurent 11 m de haut. Le site comprend 876 arbres répartis sur huit parcelles de 1000 m2 chacune (fig. 4). Quatre d’entre elles sont arrosées par aspersion entre avril et octobre et recueillent en plus chaque année 600 mm de précipitations. Les arbres des quatre autres parcelles croissent dans des conditions naturelles, à savoir relativement sèches.

Nous avons détecté des réactions rapides et plus fortes des traits fonctionnels des arbres au-dessus du sol par rapport aux traits fonctionnels de la partie souterraine des arbres. La modification des traits fonctionnels au-dessus du sol pendant les premières années d'irrigation a augmenté la demande en eau. Les arbres se sont adaptés en augmentant la biomasse racinaire au cours des dernières années d'irrigation, ce qui a entraîné une augmentation du taux de survie des pins sylvestres dans les parcelles irriguées. Cependant, après avoir atteint un pic en 2006, l'ampleur de l'impact de l'irrigation sur un certain nombre de variables liées aux arbres a diminué au cours des années suivantes. Cette tendance à la baisse après avoir atteint le pic peut indiquer que l'approvisionnement constant en eau au fil des ans n'a pas permis de répondre à la demande en eau progressivement croissante liée à l'augmentation des activités de végétation. Les résultats indiquent que l'augmentation de la disponibilité en eau à long terme a modifié les propriétés des arbres et de l'écosystème de telle sorte qu'un nouvel équilibre entre la disponibilité en eau du sol et la demande en eau est atteint, ce qui a modifié les conditions limites de l'écosystème. L'irrigation a également stimulé le taux de décomposition foliaire au niveau de l'écosystème, la biomasse du corps fructifère fongique et l'abondance de la régénération chez les espèces de feuillus.

Résultats actuels

Presque immédiatement après le début des recherches en 2003, la production de fructifications de mycorhizes a nettement augmenté sur les parcelles irriguées. Après une année de décalage, les pins y produisent depuis 2004 des cernes plus larges et des aiguilles plus longues qu’auparavant. La longueur des pousses et la densité du peuplement ont également augmenté par la suite.

L’irrigation a en outre accéléré la croissance des racines et, à partir de l’été 2006, accru la biomasse, en particulier celle des racines fines (Brunner et al. 2009). La période de croissance des arbres irrigués s’est allongée de deux à cinq semaines (Eilmann et al. 2010).

Sur l'ensemble de la période expérimentale de 2003 à 2019, l'expérience d'irrigation nous a permis de suivre les trajectoires de récupération des arbres et de l'ensemble de l'écosystème non soumis à des conditions sèches naturelles. Les données sur 16 ans ont montré que l'irrigation a amélioré la disponibilité en eau du sol, et que les pins sylvestres de 120 ans ont retrouvé leur vigueur en augmentant la longueur des pousses, la longueur des aiguilles et la surface foliaire, et en diminuant la défoliation.

Nous avons détecté des réactions rapides et plus fortes des traits fonctionnels des arbres au-dessus du sol par rapport à ceux de la partie souterraine des arbres. L'altération des traits fonctionnels au-dessus du sol pendant les premières années d'irrigation a augmenté la demande en eau. Les arbres se sont adaptés en augmentant leur biomasse racinaire au cours des dernières années d'irrigation, ce qui a entraîné une augmentation du taux de survie des pins sylvestres dans les parcelles irriguées. Cependant, après avoir atteint un pic en 2006, l'ampleur de l'impact de l'irrigation sur un certain nombre de variables liées aux arbres a diminué au cours des années suivantes. Cette tendance à la baisse après avoir atteint le pic peut indiquer que l'approvisionnement constant en eau au fil des ans n'a pas permis de répondre à la demande en eau progressivement croissante liée à l'augmentation des activités de végétation.

Les résultats indiquent que l'augmentation de la disponibilité en eau à long terme a modifié les propriétés des arbres et de l'écosystème de telle sorte qu'un nouvel équilibre entre la disponibilité en eau du sol et la demande en eau est atteint, ce qui a modifié les conditions limites de l'écosystème. L'irrigation a également stimulé le taux de décomposition foliaire au niveau de l'écosystème, la biomasse des fructifications de champignons, et le taux de régénération chez les feuillus. L'irrigation n'a toutefois pas favorisé la régénération des pins sylvestres, réputés vulnérables aux sécheresses extrêmes (Bose et al. 2022).

 

 
 

À la fin du XXe siècle et au début du XXIe siècle, l’augmentation des températures en Suisse s’élevait à plus du double de la moyenne mondiale. Les modèles climatiques laissent envisager une hausse continue pour le XXIe siècle. Compte tenu de la hausse de l’évaporation liée à la chaleur et des vagues de chaleur toujours plus fréquentes, il faut partir du principe que l’alimentation en eau des arbres continuera à empirer et il faut s’attendre à de fortes précipitations pendant les mois d’été. Ces dernières accentueront le ruissellement des eaux en surface, qui ne s’infiltreront pas. Les plantes souffriront donc de plus en plus du stress hydrique.

Par conséquent, la vitalité et la croissance des pins diminueront. La sécheresse prolongée devrait entraîner le dépérissement croissant des arbres et le déplacement des zones de végétation. Ceci s’applique particulièrement aux écosystèmes forestiers dans les vallées sèches interalpines comme le Valais (Rigling et al. 2013).

  

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