À l'échelle d'un bassin versant, pour un élément chimique donné, la différence "entrées (apports par les précipitations incidentes mesurés dans des collecteurs hors couvert) - sorties (exportations par les cours d'eau)" peut être négatif (le bassin versant subit une perte nette de l'élément) ou positif (du fait d'un stockage, par accumulation dans la biomasse et/ou dans les sols, ou du fait de pertes sous forme gazeuse).
Bilan minéral pour le bassin versant des Cloutasses (prairie)
Pertes nettes (kg/ha) subies par le bassin versant des Cloutasses pour une période de 60 ans
Source : MARTIN et DIDON-LESCOT, 2003 [34].
En tenant compte des exportations consécutives à l'activité pastorale (prise de poids des moutons et vente des déjections – DUPRAZ 1984), on observe des pertes nettes de calcium, de magnésium et de potassium. Le bilan est positif (stockage) pour l'azote et le souffre. La vente, et donc l'exportation, des déjections des moutons influence énormément le bilan du potassium.
Du fait des exportations d'éléments minéraux liées à l'activité pastorale et des incertitudes sur les effets du pacage des moutons, le bassin versant des Cloutasses ne constitue donc pas une référence très sûre en matière de fonctionnement géochimique en équilibre avec le milieu[34]. On peut toutefois considérer que les pertes spécifiques totales en magnésium que subit le bassin versant avoisinent la valeur maximale permettant le maintient des stocks de cet élément dans cette partie du Mont-Lozère.
Bilan minéral pour le bassin versant de la Sapine (hêtraie)
Pertes nettes (kg/ha) subies par le bassin versant de la Sapine pour une période de 60 ans incluant une rotation forestière[34].
Le bassin de la Latte subit des pertes de magnésium très élevées.
Les exportations d'éléments minéraux avec les troncs sont particulièrement fortes dans le cas des hêtres.
Sur le bassin de la Sapine, les pertes les plus importantes concernent le calcium et le potassium.
L'écosystème hêtraie est le plus économe vis-à-vis des éléments nutritifs du sol. Cependant on peut s'interroger sur l'ampleur des exportations en solution que pourrait provoquer une coupe de la hêtraie.[34].
Bilan minéral pour le bassin versant de la Latte (pessière)
Pertes nettes (kg/ha) subies par le bassin versant de la Latte pour une période de 60 ans incluant une rotation forestière [34].
En tenant compte de l'activation des exportations en solution provoquée par la coupe, le bassin versant enregistre des pertes importantes de calcium et de magnésium. Les bilans restent positifs et traduisent une accumulation pour l'azote et le soufre. [34].
Principaux effets de la coupe à blanc sur le bilan hydrogéochimique
Globalement, la minéralisation des eaux du ruisseau de la Latte augmente fortement de 1987 à 1991 puis amorce une décroissance régulière.
Valeurs moyennes semestrielles de la somme des cations basiques (μéq./l)
dans les eaux des ruisseaux des Cloutasses, de la Latte et de la Sapine.
Source : MARTIN et DIDON-LESCOT, 2003 [34].
Après 1986 et la coupe des arbres, la charge des eaux du ruisseau devient très élevée du fait des sorties de calcium et de nitrate dans les eaux de drainage des sols, à la suite de l'arrêt du prélèvement biologique (DIDON-LESCOT, 1996).
Exportations en solution cumulées (kg/ha) de calcium, de magnésium
et d'azote nitrique du bassin versant de la Latte.
Source : MARTIN et DIDON-LESCOT, 2003 [34].
Lors de la coupe à blanc d'épicéas, il a été montré que la surpression des arbres entraîne un départ important des bioéléments dans les eaux de drainage. Dans ce cas, l'azote n'est plus utilisé par la végétation : le prélèvement par les racines est nul ou très réduit. L'azote organique contenu dans l'humus et dans les tissus morts (comme les radicelles) est alors impliqué dans une chaîne de transformation en nitrate. La végétation, réduite aux graminées, utilise très peu de ce nitrate disponible en grande quantité. Aussi la quantité annuelle d'azote (sous forme de nitrate essentiellement) perdue par drainage atteint-elle 35 kg par hectare après un an, alors que 40 % de la surface de la forêt a été coupée. Ce départ de nitrate est également une source temporaire d'acidité, et comme pour le sulfate, il entraîne un départ des cations, en particulier du calcium, par équilibrage des charges ioniques positives et négatives. (DIDON-LESCOT, 1996 ; CARBONNE, 1997 [99] ; MARTIN et DIDON-LESCOT, 2003 [34]).
Principaux effets de l'écobuage sur le bilan hydrogéochimique
Les effets de l'écobuage sur les bilans hydrogéochimiques ont été étudiés sur deux sites :
- le bassin des Cloutasses, couvert d'une lande sous-pâturée et faiblement écobuée (DIDON-LESCOT, 1996),
- le bassin de Bouzèdes situé à 4 km à l'est du précédent, dans la partie sommitale du bassin de l'Homol, et qui porte une lande sur-pâturée et fortement écobuée (DAUGE, 1986).
Les écobuages accroissent les exportations d'éléments nutritifs. Mais la modestie du ruissellement superficiel sur les versants limite les pertes au profit de la redistribution des éléments dans les profils. Les suivis réalisés sur le bassin versant des Cloutasses prennent en compte ce type de pratique, même si son utilisation est ici relativement limitée. (MARTIN, 2002) [88].
Voir aussi la fiche Lande (thème eau et végétation).
Bibliographie
Référence principale
[34] : MARTIN C. et DIDON-LESCOT J.F. (2003) - Fonctionnement hydrochimique des bassins versants expérimentaux du Mont-Lozère (France) et conséquences d’une coupe forestière. Z. für Geomorphologie, t. 47, n° 1, p. 117-140. télécharger (450ko)
Autres
DUPRAZ C. (1984) - Bilan des transferts d'eau et d'éléments minéraux dans trois bassins versants comparatifs à végétation contrastée (Mont Lozère, France). Thèse Docteur-Ingénieur, Université d'Orléans, 363 p.
DAUGÉ, J.M. (1986) - Évaluation de l'impact de l'écobuage sur la fertilité du milieu, versant sud du Mont Lozère. Mémoire de fin d'étude, ESEM, Université d'Orleans, 119 p.
PARC NATIONAL DES CEVENNES (1986) - Suivi hydrologique et hydrochimique de trois bassin versants sur le Mont Lozère en vue d'évaluer les conséquences pédogénétiques et chimiques liées à l'action humaine (écobuage et pâturage) par le biais de l'exportation des éléments. Rapport final à la Commission des Communautés Européennes, 27 p.
DURAND P. (1989) - Biogéochimie comparée de trois écosystèmes (pelouse, hêtraie, pessière) de moyenne montagne granitique (Mont-Lozère, France). Thèse de l'Université d'Orléans, 193 p.
DIDON-LESCOT J.F. (1996) - Forêt et développement durable au Mont Lozère. Impact d'une plantation de résineux, de sa coupe et de son remplacement sur l'eau et sur les réserves minérales du sol. Thèse de l'Université d'Orléans, 161 p.
[44] : MARTIN C. et DIDON-LESCOT J.F. (2005) - Recherches récentes sur la chimie des eaux dans le haut bassin versant cristallin du Tarn. Ét. Géogr. Phys., n° XXXII, p. 3-26. télécharger (450ko)
[51] : DIDON-LESCOT J.F. (1998) - The importance of throughfall in evaluating hydrological and biogeochemical fluxes: example of a coniferous catchment (Mont-Lozere, France). In: Catchment hydrological and biogeochemical processes in changing environment, Proceedings of the Conference of the European Network Experimental and Representative Basins (ERB), Liblice, Czech Republic (1998), p. 17-20. télécharger (450ko)
[57] : DIDON-LESCOT J.F. et MARTIN C. (2000) - Étude du fonctionnement hydrochimique des bassins versants du Mont-Lozère et des conséquences d'une coupe forestière : résultats et enseignements. Forêt méditerranéenne, t. XXI, n° 2, Actes du colloque "Foresterranée'99" (Arles, 1999), p. 156-162. télécharger (450ko)
[88] : MARTIN C., sous la direction de (2002) - Étude intégrée du bassin versant du Haut-Tarn appliquée à la gestion des ressources en eau et des fonctionnements hydrobiologiques : recherches sur les relations entre les eaux, les sols et le couvert végétal. Rapport final pour le Parc national des Cévennes, l'Agence de l'Eau Adour-Garonne et la DIREN Languedoc-Roussillon, 122 p.
[99] : CARBONNE Ph. (1997) - Bassins versants du Mont Lozère, quinze ans de recherche et d'expérimentation. PnC., Florac, 45 p.
[101] : RAULET M. réalisateur (2003) - Participation au film documentaire : Enquête d'eau au Mont-Lozère. Les résultats de l'étude intégrée du bassin versant du Haut Tarn appliquée à la gestion des ressources en eau et des fonctionnements hydrobiologiques. Fédération de Pêche de la Lozère et Parc national des Cévennes, 25 minutes.
