Projet Forest Focus ECOTORE : Test de nouvelles méthodes d'échantillonnage et de cartographie de propriétés du sol et de formes d'humus forestier - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Communication Dans Un Congrès Année : 2007

Projet Forest Focus ECOTORE : Test de nouvelles méthodes d'échantillonnage et de cartographie de propriétés du sol et de formes d'humus forestier

Yoan Paillet
L. Cecillon

Résumé

Spatial heterogeneity of forest soils has to be taken into account both by managers and scientists, particularly for studying long term modifications. The current methods that allow taking this heterogeneity into account are rare and, most of the time, imply the destruction of the studied object. During the last decades, several studies have shown relationships between soil properties and electrical resistivity. This non-invasive method allows designing response surface sampling designs based on the variations of the resistivity measured in situ and to map certain properties of soils. Most of the current studies involving electrical resistivity concern agricultural soils, whereas the studies concerning forest soils are rare. The aim of our study is twofold: (i) to identify to what extent forest soil properties influence electrical resistivity; (ii) to eventually propose implications for experimental design and monitoring of forest ecosystems. We measured electrical resistivity on a 5x10m grid (5x5 on certain plots) with a Wenner array (arrow of 4 probes spaced of a distance of 25cm). This allowed us to create a soil resistivity map which was used to design a sampling design based on the variations of electrical resistivity within the plot. We thus aimed at correlating soil properties with in situ resistivity. The results we presented were obtained on three different RENECOFOR plots. These plots cover a large range of correlation levels between resistivity and observed (humus) and analyzed (physico-chemical) properties. We present: (i) a plot where we obtained strong correlations between resistivity and soil properties; (ii) a plot where correlations are weaker but still significant; (iii) a plot where no significant correlation could have been found. Our results confirmed those obtained in agricultural soils for intrinsic soil properties (texture and chemical variables). Within one of our plots, we obtained an original correlation between humus form and resistivity. This method hence allowed us to map this essential component of forest ecosystem without chemical analysis, with few disturbances of the soil and with a low number of samples. On the other plots, the correlations are weaker or less significant and other factors of influence, as vegetation ground cover or management, have to be analyzed. Moreover, resistivity measures have to be calibrated with soil properties for each study plot because temporal and spatial variations in certain soil properties (e.g. humidity) do not allow building a general calibration model that could be relevant in every study case. This method appeared to be efficient on humid soils with low content of stones. Although our first results are interesting, further analyses on the link between ground vegetation and resistivity at different scales have to be conducted. The use of electrical resistivity has a triple interest because it allow to: (i) obtain spatial information on soil properties of the plot without disturbing to a large extent the function of soil; (ii) define experimental designs that take into account the spatial variability of soil properties; (iii) monitor and detect possible changes in soil fertility.
L'hétérogénéité spatiale des sols forestiers doit être prise en compte tant par le gestionnaire que par le scientifique, notamment lorsqu'il s'agit d'étudier d'éventuelles modifications sur le long terme. Actuellement, les méthodes qui permettent de rendre compte de cette hétérogénéité sont peu nombreuses et conduisent la plupart du temps à l'altération, voire la destruction, du milieu étudié. Au cours des dernières décennies, plusieurs études ont montré les relations entre les propriétés du sol et la résistivité électrique. Cette méthode non destructive permet à la fois de définir des protocoles d'échantillonnage équilibrés en fonction des variations de résistivité in situ et de cartographier certaines propriétés du sol. Actuellement, la majorité de ces études sont menées sur les sols agricoles alors que les études sur les sols forestiers sont très rares. Le but de notre étude est donc : (i) d'identifier dans quelle mesure les propriétés des sols forestiers influencent la résistivité électrique ; (ii) de proposer les éventuelles implications pour la prise en compte de l'hétérogénéité spatiale du sol lors de la mise en place de protocoles expérimentaux d'étude et de suivi des écosystèmes forestiers. Les mesures de résistivité sur une maille de 5x10m (ou 5x5m suivant les placettes) par la méthode Wenner (4 éléctrodes en ligne espacées d'une distance de 25cm) nous ont permis de tracer une carte de résistivité électrique du sol. Cette carte est ensuite utilisée pour définir un protocole d'échantillonnage du sol équilibré entre les différentes classes de résistivité et relier ainsi les propriétés mesurées du sol à une valeur de résistivité in situ. Nous présentons les résultats obtenus sur trois placettes RENECOFOR. Elles couvrent un large gradient de corrélations entre la résistivité mesurée et les variables édaphiques observées (humus) ou analysées (physico-chimie). Sont présentées : (i) une placette où les corrélations avec les descripteurs du sol et les formes d'humus sont bonnes, (ii) une placette où les corrélations avec les descripteurs du substrat sont encore prégnantes mais où les formes d'humus sont déconnectées, (iii) enfin une dernière placette où l'ensemble des corrélations avec l'édaphon sont faibles. Nos résultats confirment ceux obtenus en terrains agricoles pour les propriétés intrinsèques du sol (texture, chimie). Sur une des placettes présentées, nous avons obtenu une corrélation originale entre forme d'humus et résistivité. La résistivité permet ainsi de cartographier ce compartiment-clé du milieu forestier sans analyses chimiques, sans altération du sol et avec un nombre réduit d'échantillons. Sur les autres placettes présentées, les corrélations plus faibles entre résistivité et propriétés du sol nous amènent à rechercher d'autres facteurs d'influence, comme le couvert de la végétation ou l'impact de la gestion. Par ailleurs, la calibration des mesures de résistivité par les propriétés du sol doit être reproduite pour chaque site étudié car les variations spatiales et temporelles de propriétés telles que l'humidité influencent fortement les mesures et ne permettent pas de construire un modèle général de relation résistivité / propriétés du sol. Cette méthode s'applique plus particulièrement sur des sols plutôt frais à faible charge en cailloux. Si nos premiers résultats sont intéressants, des analyses plus poussées doivent être menées sur les relations entre couvert végétal (arboré et herbacé) et résistivité, à différentes échelles spatiales. L'utilisation de la résistivité électrique a un triple intérêt car elle permet : (i) d'obtenir des informations spatialisées sur les propriétés du sol de la placette étudiée sans perturber le fonctionnement du sol ; (ii) de définir des protocoles expérimentaux qui prennent en compte la variabilité spatiale des propriétés du sol ; (iii) de réaliser des suivis dans le temps dans le but de détecter des modifications de fertilité.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02589043 , version 1 (15-05-2020)

Identifiants

Citer

Yoan Paillet, Nathalie Cassagne, L. Cecillon, J.J. Brun. Projet Forest Focus ECOTORE : Test de nouvelles méthodes d'échantillonnage et de cartographie de propriétés du sol et de formes d'humus forestier. Séminaire Ecofor "Suivi continu des forêts", Paris, 3 Avril 2007, 2007, pp.30. ⟨hal-02589043⟩

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