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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