Mise en œuvre de techniques de génie écologique : réhabilitation de milieux dégradés d’altitude

Processus de dégradation

Les pro­ces­sus de dégra­da­tion qui vont se mani­fes­ter sur ces milieux résultent essen­tiel­le­ment de la réduc­tion ou de la des­truc­tion du cou­vert végé­tal pérenne. Le déca­page de la couche super­fi­cielle du sol peut alors sur­ve­nir, ce qui ne fait qu’ac­croître les pro­ces­sus d’é­ro­sion : arra­che­ment des par­ti­cules et trans­port le long des pentes.

On peut alors constater :

• une réduc­tion de la matière orga­nique du sol,
• la com­pac­tion du sol par suite de la des­truc­tion ou de la fra­gi­li­sa­tion de sa structure,
• la réduc­tion de sa poro­si­té, de son oxy­gé­na­tion, de sa per­méa­bi­li­té et donc de sa capa­ci­té de sto­ckage en eau,
• la dis­pa­ri­tion de toute vie dans le sol…

La résul­tante de toutes ces per­tur­ba­tions est une dimi­nu­tion rapide de la bio­di­ver­si­té des milieux concer­nés, ain­si que des modi­fi­ca­tions pay­sa­gères impor­tantes. Sur cer­tains amé­na­ge­ments, des pro­blèmes de sécu­ri­té et de sta­bi­li­té peuvent apparaître.

Solutions technologiques

Face à ces pro­ces­sus, des solu­tions tech­no­lo­giques se déve­loppent pour lut­ter contre l’é­ro­sion, et réus­sir l’in­té­gra­tion éco­lo­gique et pay­sa­gère des ouvrages. Ces solu­tions font appel à un nou­veau champ dis­ci­pli­naire de recherche : l’é­co­lo­gie de la res­tau­ra­tion. Ces solu­tions passent par la mise en œuvre de tech­niques de génie écologique.

Ces inter­ven­tions volon­taires sur le milieu concernent des tra­vaux de sol (pro­tec­tion et recons­ti­tu­tion) puis la réin­tro­duc­tion d’un maté­riel végé­tal adap­té. On pro­cède ain­si à la mise en place d’un éco­sys­tème sim­pli­fié » syn­thé­tique » com­por­tant un nombre réduit d’es­pèces, qui consti­tue une étape inter­mé­diaire entre l’é­tat dégra­dé et l’é­co­sys­tème de référence.

Le Cema­gref, Ins­ti­tut de recherche pour l’in­gé­nie­rie de l’a­gri­cul­ture et de l’en­vi­ron­ne­ment, conduit des recherches et expé­ri­men­ta­tions sur :

• la pro­tec­tion des sols par uti­li­sa­tion de géo­tex­tiles biodégradables,
• la recons­ti­tu­tion des sols par uti­li­sa­tion de matières orga­niques issues de la dépol­lu­tion des eaux,
• l’u­ti­li­sa­tion d’un maté­riel végé­tal adapté.

Les tech­niques de génie bio­lo­gique déve­lop­pées ci-des­sous portent sur des exemples de réha­bi­li­ta­tion de sites dégra­dés en alti­tude, mais les métho­do­lo­gies sont appli­cables à d’autres milieux.

Utilisation des géotextiles biodégradables

Les opé­ra­tions de végé­ta­li­sa­tion des pentes et des talus sont géné­ra­le­ment pré­cé­dées de pose de maté­riaux bio­dé­gra­dables (toile de jute ou toile de coco) pour fixer le sol. Ain­si, sur les talus de routes de mon­tagne, il est de plus en plus cou­rant d’u­ti­li­ser de la toile de jute sur les sec­teurs les plus délicats.

Les talus de route de montagne

La période d’in­ter­ven­tion en alti­tude est tou­jours extrê­me­ment courte et il convient, pour réus­sir la végé­ta­li­sa­tion des zones à forte pente, de pro­té­ger le sol des phé­no­mènes éro­sifs et de garan­tir aux semences des condi­tions de ger­mi­na­tion opti­males. Nous avons étu­dié sur site, puis en labo­ra­toire, le rôle de la toile de jute sur deux fac­teurs éco­lo­giques : l’eau et la tem­pé­ra­ture, qui sont les élé­ments indis­pen­sables à la ger­mi­na­tion des semences puis à la crois­sance des plantules.

32,81 g.
Mise en place du dis­po­si­tif d’essai sur la route de la Bérarde.
PHOTO FRANÇOISE DINGER

Sur le site d’es­sais mis en place sur un talus amont de la route de la Bérarde (Isère) on a effec­ti­ve­ment pu consta­ter, par la mesure de la pro­duc­tion aérienne et raci­naire sous toile et hors toile, que la toile de jute avait un effet posi­tif sur le déve­lop­pe­ment raci­naire et aérien des végé­taux semés.

De plus, aux basses tem­pé­ra­tures atmo­sphé­riques, le bilan ther­mique du sol du talus recou­vert par de la toile de jute est plus favo­rable que celui du sol nu. Cet effet est capi­tal au prin­temps, au moment où la végé­ta­tion qui redé­marre béné­fi­cie de tem­pé­ra­tures au sol néces­saires aux pre­miers pro­ces­sus de son développement.

Enfin, la toile de jute est capable d’ab­sor­ber jus­qu’à 5 fois son poids en eau. Les essais de simu­la­tion de pluie ont confir­mé cette pro­prié­té de la toile, qui ensuite res­ti­tue l’eau au sol et par­ti­cipe ain­si à l’a­li­men­ta­tion de la plante. La toile imbi­bée inter­cepte une bonne par­tie de l’éner­gie solaire uti­li­sée à l’é­va­po­ra­tion de son eau. Ain­si l’é­té, le sol reçoit moins de cha­leur et l’eau qu’il contient s’é­va­pore moins vite que celle du sol nu.

Aujourd’­hui, de nom­breux chan­tiers en alti­tude mettent donc en œuvre avec suc­cès de la toile de jute avant semis sur des sur­faces impor­tantes à forte pente, créant ain­si les condi­tions micro­cli­ma­tiques favo­rables à une rapi­di­té de ger­mi­na­tion et d’ins­tal­la­tion d’une végé­ta­tion dense et homo­gène, tout en s’op­po­sant sur les pentes au pro­ces­sus d’é­ro­sion dû au ruissellement.

Utilisation des matières organiques issues de la dépollution des eaux

L’a­mé­na­ge­ment des domaines skiables connaît depuis les années 1970 un fort déve­lop­pe­ment, par­ti­cu­liè­re­ment en Europe. Il convient d’ac­cueillir en toute sécu­ri­té de plus en plus de skieurs sur les pistes et même si l’on consi­dère aujourd’­hui que l’en­semble des domaines poten­tiels est amé­na­gé, le renou­vel­le­ment des remon­tées méca­niques par des appa­reils plus per­for­mants impose des tra­vaux de pistes pour leur élar­gis­se­ment ou la recherche de nou­veaux itinéraires.

Les consé­quences de ces tra­vaux en alti­tude sont mul­tiples : sols déca­pés et sté­riles sen­sibles à l’é­ro­sion, pay­sages dégra­dés, éco­sys­tèmes natu­rels for­te­ment perturbés.

Il faut donc inter­ve­nir rapi­de­ment après les tra­vaux de construc­tion de la piste et se don­ner les moyens de recons­ti­tuer la cou­ver­ture végé­tale d’origine.

Bien que le meilleur sup­port pour la plante soit la terre végé­tale, il n’est pas tou­jours pos­sible de la récu­pé­rer en quan­ti­té impor­tante et dans de bonnes condi­tions ; on peut alors dans cer­taines val­lées alpines dis­po­ser de com­posts de boues de bonne qua­li­té qui vont ser­vir de sup­port à la végétation.

En 1987, avant l’or­ga­ni­sa­tion des Jeux olym­piques d’Al­bert­ville, le Cema­gref a mis en place un dis­po­si­tif d’es­sais dans la sta­tion de ski de La Plagne (Savoie) pour tes­ter l’ef­fi­ca­ci­té de com­posts de boues comme sub­strat avant végétalisation.

Les essais mis en place ont per­mis de tes­ter trois types de sup­port : des par­celles » témoin » (sub­strat brut) et des par­celles enri­chies de com­post tes­té sous deux épais­seurs (1 cm et 5 cm). Le semis a été réa­li­sé avec dif­fé­rentes espèces : fétuque rouge, fléole, trèfle ain­si que les trois espèces en mélange. Ce dis­po­si­tif a été implan­té à 2 245 m d’al­ti­tude sur une zone ayant fait l’ob­jet de tra­vaux de ter­ras­se­ment anciens.

Il a don­né dès le pre­mier mois des résul­tats tout à fait encourageants.

On a ain­si pu défi­nir qu’en recons­ti­tu­tion du sub­strat, 5 cm de com­post sont néces­saires, soit de 100 à 150 tonnes par hec­tare, et qu’en fer­ti­li­sa­tion d’en­tre­tien sur cou­vert végé­tal ins­tal­lé, 1 à 2 cm suf­fisent, soit 30 à 50 tonnes/ha.

D’an­née en année, on a consta­té que la cou­ver­ture végé­tale se den­si­fiait, que les espèces fleu­ris­saient et pro­dui­saient des graines capables ensuite de ger­mer et donc d’as­su­rer la péren­ni­té de la cou­ver­ture pro­tec­trice du sol.

Enfin, au fil des années, l’aug­men­ta­tion du recou­vre­ment du sol par la végé­ta­tion s’est accom­pa­gnée d’une aug­men­ta­tion de la contri­bu­tion des plantes natives.

Le com­post est donc un pro­duit tout à fait effi­cace pour la végé­ta­li­sa­tion des sites per­tur­bés et pour la pro­tec­tion des sols contre l’é­ro­sion. De plus, ce pro­duit ne s’op­pose pas, bien au contraire, au retour des espèces com­po­sant l’é­co­sys­tème de référence.

Les pra­tiques mises au point sur les pistes de ski de Taren­taise au moment de la réa­li­sa­tion des infra­struc­tures olym­piques sont aujourd’­hui appli­quées à d’autres amé­na­ge­ments pour les­quels une réha­bi­li­ta­tion éco­lo­gique et pay­sa­gère s’impose.

Ain­si, on peut citer les talus de routes et auto­routes pour les­quels un engin par­ti­cu­lier a été mis au point ; il per­met la pro­jec­tion régu­lière sur une hau­teur assez impor­tante de dif­fé­rents amen­de­ments, dont les com­posts de boues.

Le choix du matériel végétal

Une fois le sup­port sta­bi­li­sé et enri­chi, il faut pro­cé­der au semis en choi­sis­sant des espèces capables de s’im­plan­ter sur sol très pauvre et de résis­ter aux contraintes fortes des milieux sur les­quels on sou­haite les voir s’ins­tal­ler : froid, contrastes ther­miques, ennei­ge­ment pro­lon­gé, période de végé­ta­tion courte.

Machine à pro­je­ter les boues. PHOTO FRANÇOISE DINGER

De plus, ces espèces doivent cou­vrir rapi­de­ment le ter­rain et pré­sen­ter une bonne capa­ci­té à rete­nir le sol par un enra­ci­ne­ment pro­fond et colo­ni­sa­teur. Enfin, elles doivent pré­pa­rer le retour des popu­la­tions autoch­tones qui seront les seules à garan­tir l’in­té­gra­tion éco­lo­gique et pay­sa­gère des sites aménagés.

Jus­qu’à la fin des années soixante-dix, les pre­miers mélanges uti­li­sés sur pistes de ski n’é­taient com­po­sés qu’à par­tir d’es­pèces com­mer­cia­li­sées (les gra­mi­nées à gazons d’or­ne­ment) qui ne consti­tuent pas for­cé­ment le maté­riel végé­tal le mieux adap­té. Les cri­tères de leur sélec­tion (aspect esthé­tique glo­bal, finesse et cou­leur du feuillage, résis­tance aux mala­dies…) pour leur emploi tra­di­tion­nel de » gazons à des­ti­na­tion spor­tive « , » gazons d’or­ne­ment et d’a­gré­ment » ne satis­fai­saient pas aux contraintes déve­lop­pées ci-dessus.

Dès cette période, nous avons donc tes­té en alti­tude 27 varié­tés com­mer­ciales, pour ne rete­nir que celles qui allaient répondre à nos attentes.

Puis l’in­tro­duc­tion des légu­mi­neuses s’est rapi­de­ment impo­sée sur ces sols pra­ti­que­ment sté­riles car, outre leur capa­ci­té à fixer l’a­zote atmo­sphé­rique, elles éta­blissent des rela­tions avec les gra­mi­nées, par exemple une com­plé­men­ta­ri­té de recou­vre­ment et d’enracinement.

Achil­lée et Anthyl­lis intro­duites dans les mélanges. 
 PHOTO FRANÇOISE DINGER

Ensuite, compte tenu des condi­tions éco­lo­giques des espaces à réha­bi­li­ter, il conve­nait de four­nir aux amé­na­geurs les moyens de recons­ti­tuer à terme des grou­pe­ments végé­taux dont les carac­té­ris­tiques soient les plus proches pos­sibles des phy­to­cé­noses naturelles.

Les études sur la richesse flo­ris­tique des milieux en cours de réha­bi­li­ta­tion nous ont four­ni des élé­ments impor­tants de diag­nos­tic de la sta­bi­li­té de la végé­ta­tion et de son dyna­misme, ain­si que des espèces natives qui contri­buaient pré­fé­ren­tiel­le­ment au retour d’une cer­taine bio­di­ver­si­té. En effet, compte tenu du faible nombre (sou­vent infé­rieur à 10) des espèces géné­ra­le­ment intro­duites lors du semis, ce sont les espèces autoch­tones (appe­lées aus­si natives ou sau­vages) qui contri­buent à l’ob­ten­tion d’une richesse spé­ci­fique et d’une bio­di­ver­si­té élevée.

L’en­semble de ces obser­va­tions met l’ac­cent sur la néces­si­té de trou­ver les moyens de favo­ri­ser le retour des espèces autoch­tones, qui sont les seules à garan­tir la richesse des milieux réha­bi­li­tés, et donc leur sta­bi­li­té. Il convient donc, soit de les intro­duire dans les mélanges semés, soit de pré­pa­rer le milieu pour favo­ri­ser leur retour spon­ta­né. Cor­ré­la­ti­ve­ment, il convient de rai­son­ner la fer­ti­li­sa­tion car l’ex­cès d’en­grais béné­fi­cie exclu­si­ve­ment aux espèces arti­fi­ciel­le­ment semées.

La piste après tra­vaux de terrassement.

Après avoir étu­dié le com­por­te­ment des espèces du com­merce, nous avons donc enga­gé une recherche sur les plantes pion­nières des zones ter­ras­sées en alti­tude, avec pour objec­tif d’en­cou­ra­ger leur pro­duc­tion mas­sive et leur intro­duc­tion dans les mélanges.

On conseille aujourd’­hui l’emploi, par­mi les espèces dis­po­nibles, de celles qui pos­sèdent une grande ampli­tude éco­lo­gique : exten­sion géo­gra­phique et exten­sion en altitude.

On peut résumer la réhabilitation du couvert végétal en quelques images

La piste un an après le semis.

Elles illus­trent l’im­por­tance du choix des semences dans la réha­bi­li­ta­tion éco­lo­gique ; en effet il est impor­tant de faire pré­cé­der les tra­vaux de créa­tion de pistes de ski d’une ana­lyse flo­ris­tique pré­cise du cou­vert végé­tal, qui va ren­sei­gner sur les espèces qu’il convient d’in­tro­duire dans le mélange de semences.

Ensuite, l’é­tat de la piste après les tra­vaux de ter­ras­se­ment condi­tionne l’ap­port ou non de matières orga­niques ou de terre végétale.

Les pre­mières années après le semis, ce sont les gra­mi­nées qui s’ex­priment. Les légu­mi­neuses et les plantes natives du mélange s’ins­tallent ensuite avant le retour pro­gres­sif et spon­ta­né des espèces sau­vages pré­sentes à proxi­mi­té du site aménagé.

On constate alors dans l’es­sen­tiel des cas une conti­nui­té dans une dyna­mique de végé­ta­li­sa­tion com­plé­men­taire (espèces semées/espèces sau­vages) dont la vitesse de reco­lo­ni­sa­tion dépend des condi­tions envi­ron­ne­men­tales et typo­lo­giques des espaces concernés.

La piste cinq ans après le semis. PHOTOS FRANÇOISE DINGER

Depuis près de vingt ans, de nom­breux sites amé­na­gés font l’ob­jet d’ob­ser­va­tions par­ti­cu­lières pour juger de l’ef­fi­ca­ci­té à long terme des dif­fé­rentes com­po­santes des mélanges : gra­mi­nées, légu­mi­neuses, plantes sau­vages. Nous sommes aujourd’­hui en mesure de pro­po­ser, en fonc­tion des sites à réha­bi­li­ter, les espèces qui sont mani­fes­te­ment de bonnes colo­ni­sa­trices, en tenant compte aus­si de leur dis­po­ni­bi­li­té sur le mar­ché et de leur coût.

Bilans et perspectives

Le bon choix des tech­niques et des pro­duits est une des condi­tions de la réus­site de la réha­bi­li­ta­tion des espaces dégra­dés. D’autres condi­tions doivent être rem­plies : bâtir un cahier des charges pré­cis, le faire res­pec­ter par une par­faite maî­trise d’œuvre sur le ter­rain, condi­tion indis­pen­sable à la maî­trise de la qua­li­té et de la quan­ti­té des pro­duits utilisés.

Enfin, il convient aus­si, dès le début du chan­tier, de pré­voir le mode de ges­tion des ouvrages ain­si réalisés.

Par exemple en alti­tude, l’en­tre­tien du cou­vert végé­tal ins­tal­lé passe par l’ou­ver­ture au pâtu­rage des pistes, ce qui assure la péren­ni­té de la végé­ta­tion et un retour à une meilleure bio­di­ver­si­té ; le mélange choi­si doit tenir compte de cette ges­tion en intro­dui­sant pré­fé­ren­tiel­le­ment des espèces fourragères.

Les res­pon­sables de grands amé­na­ge­ments que sont les domaines skiables, les auto­routes, les voies fer­rées, les voies navi­gables réa­li­sés dans des situa­tions éco­lo­giques dif­fi­ciles appliquent de plus en plus ces tech­niques de réha­bi­li­ta­tion dans la mesure où les enjeux éco­no­miques et envi­ron­ne­men­taux de leurs ouvrages sont impor­tants et qu’il convient de les inté­grer au pay­sage tout en assu­rant une pro­tec­tion rapide des acti­vi­tés concernées.

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