Comparative study of two forests ecosystems in French primary Ardennes. III. Bioelements content and biological cycle | Etude comparative de deux écosystèmes forestiers feuillus et résineux des Ardennes primaires françaises. III. Minéralomasse et cycle biologique

National audience

anglais. This paper gives the results of the comparative study of two forest ecosystems (a coppice with standards - 30 years old coppice and 150 years old standards, and a 50 years old spruce stand) from the bioelements content and biological cycle point of view. The main results concern : Methodology. Some rationalization of the sampling can be obtained. The variability of bioelements concentrations can be partially explained by the comparison (between compartments and species) and by the relationships with morphological parameters. Local estimation. : compartmented bioelements content tables are built ; : data for the two stands are given. The data give, with sufficient accuracy, the bioelements drain caused by various harvesting methods (for the same type of stands in the same regions). Dynamics of the ecosystems. Main annual flows between vegetation and soil are measured. Annual uptake (bioelements accumulation in the woody parts of the forest + soil return (litterfall + throughfall and stemflow) can be calculated). Annual bioelements accumulation is very similar in the two stands with a very different efficiency (Biomass/Bioelement content). Gross data were not directly comparable so we calculated bioelements accumulation during a more significant period : 150 years (one rotation for standards, five rotations for coppice and two rotations for spruce). Biomass production, mineral content and the evolution of soil fertility are discussed. The results show that even of total bioelements accumulation can be partially replaced by precipitation input and weathering, the high extra-drain caused by slash utilization seems to be undesirable practice at least in poor soils.

français. L’étude porte sur la comparaison des minéralomasses et du cycle des bioéléments dans deux écosystèmes : un taillis-sous-futaie appauvri (réserves de 150 ans, taillis de 30 ans) et une pessière d’une cinquantaine d’années. Les principaux résultats concernent : La méthodologie. Une certaine rationalisation de l’échantillonnage peut être envisagée à partir des résultats des comparaisons (entre compartiments et entre espèces) et des relations avec les paramètres morphologiques qui permettent d’expliquer une partie de la variabilité observée sur les concentrations. Les évaluations régionales sous forme de tarifs de minéralomasse compartimentée reliant pour chaque compartiment la masse de bioéléments à la circonférence à 1,30 m de l’arbre. Ces tarifs sont utilisés pour les évaluations à l’hectare. Pour des peuplements semblables, dans le même contexte écologique, il est possible de connaître avec suffisamment de précision l’exportation de bioéléments liée à l’exploitation de tout ou partie de la biomasse. Le fonctionnement des écosystèmes. Les principaux flux annuels entre la végétation et le sol sont mesurés. Le prélèvement des peuplements est évalué par la formule simplifiée : Prélèvement = immobilisation + retour. Les deux peuplements ont des immobilisations annuelles faibles avec des rendements biologiques (Matière produite/Eléments consommés) très différents.L’extrapolation des données brutes a une durée plus significative (150 ans c’est-à-dire une révolution de futaie, 3 de taillis d’une part et 2 d’épicéas d’autre part) est effectuée. Les productions et immobilisations, ainsi que le problème de maintien de la fertilité des sols sont discutés. Au total, il ressort que si les immobilisations peuvent être compensées, au moins partiellement, par les apports atmosphériques et l’altération, il convient de ne pas trop solliciter les sols pauvres pour l’exploitation des petits compartiments très consommateurs en bioéléments.Les enquêtes régionales (LE TACON et al., 1970 ; LEVY 1978 ; DECOURT & Nys, 1976) pour les principales essences forestières françaises ont permis l’établissement des normes qualitatives d’assimilation des éléments minéraux. Elles permettent maintenant de replacer, par rapport à la moyenne régionale, un peuplement nouveau après une simple analyse foliaire. Dans le contexte actuel des besoins en énergie nouvelle, il est envisagé d’exploiter plus intensément les peuplements forestiers (en particulier les taillis). Cette intensification des récoltes posera des problèmes théoriques et économiques de fertilisation, que seule l’évaluation de la masse des éléments minéraux, fixés ou immobilisés dans la biomasse, ou minéralomasse, permettra de résoudre. En effet,l’immobilisation est un terme important de la circulation des éléments minéraux entre le sol et la plante, c’est-à-dire du cycle biologique, et elle caractérise la productivité de l’écosystème, dont le fonctionnement peut s’écrire sous la forme simplifiée : Prélèvement réel dans le sol = Immobilisation + retour net des partie aériennes (1)formule valable pour un peuplement adulte en équilibre, en considérant comme négligeable l'accroissement de la masse feuilles + radicelles, qui, en toute rigueur, s’ajoute à l’immobilisation proprement dite dans la masse ligneuse. De même, le retour net fait abstraction du terme minéralisation des racines mortes (litière racinaire) égale au prélèvement nécessaire à l’élaboration de la masse des radicelles, et on aura alors : retour net = chute de litière + pluviolessivats - apports atmosphériques. Nous appliquerons ces principes à l’étude comparée des minéralomasses et du cycle biologique de deux peuplements forestiers des Ardennes (forêt domaniale de Château-Regnault) dont une première étude vient de paraître (RANGER, 1981) : un taillis-sous-futaie (réserves de 150 ans, taillis de 30 ans) et une pessière de 48 ans (classe de productivité : IV), toutes deux situées sur un même sol brun acide, développé dans une formation limoneuse d’altération des schistes réviniens.