Ann. For. Sci. 50 (1993) 425-444
DOI: 10.1051/forest:19930502

Comparaison des eaux liées et des eaux libres des sols de 3 peuplements d'épicéa (Picea abies Karst) des Vosges. Application à l'étude du fonctionnement actuel des sols et conséquences pour l'état sanitaire des peuplements

J Ranger^a, D Discours^a, D Mohamed Ahamed^a, C Moares^a, É Dambrine^a, D Merlet^b and J Rouiller<sup>b

a</sup>  INRA-CRF-Nancy, unité de recherches sur la microbiologie des sols et le fonctionnement biogéochimique des écosystèmes forestiers, Champenoux, 54280 Seichamps
^b  CNRS-centre de pédologie biologique, BP5, 54501 Vandoeuvre-lès-Nancy cedex, France

Résumé - Les solutions du sol ont été étudiées pendant un an dans 3 plantations d'épicéa (Picea abies Karst) des Vosges, représentant un gradient quant à leur état sanitaire et leur production : la pessière de Gemaingoutte fortement productive et non dépérissante, celle d'Aubure moyennement productive et dépérissante et celle du Bonhomme, peu productive et fortement dépérissante. Dans cette dernière un amendement calco-magnésien a permis de revitaliser le peuplement; les solutions du sol du peuplement amendé ont également été étudiées. Les eaux gravitaires ont été collectées toutes les 2 semaines à Aubure et 4 semaines dans les autres sites, par les lysimètres-plaques sans tension à différents niveaux dans les sols, tandis que les eaux liées ou capillaires ont été extraites à partir d'échantillons prélevés aux mêmes dates par déplacement sur colonne. Ces 2 types de solutions ont des compositions qui peuvent être soit très différentes, soit très semblables en fonction, semble-t-il, des paramètres climatiques et des paramètres physiques des sols qui contrôlent les flux hydro-chimiques. La composition d'une solution peut être expliquée par son temps de contact avec la phase solide et le milieu particulier dans lequel elle circule. Les 2 types de solutions apportent des informations complémentaires sur le fonctionnement actuel des sols : les solutions gravitaires doivent être prises en compte pour l'établissement des flux de drainage profond à la base des sols, alors que les solutions «capillaires» rendent compte des équilibres phase solide/phase liquide et du milieu dans lequel les racines effectuent leur prélèvement. Dans ces trois situations étudiées, les données sur les solutions du sol (fig 1 à 5) i) permettent de caractériser le fonctionnement biogéochimique moyen du sol (fig 6), ii) de mettre en évidence les effets d'un amendemen calco-magnésien sur la qualité des solutions ou sur la nitrification nette (fig 4) ou iii) de mettre en relation les paramètres édaphiques et l'état sanitaire des peuplements forestiers (fig 7).

Abstract - Comparison of the gravitational and the capillary water of 3 spruce (Picea abies Karst) stands in the Vosges. Usefulness for the identification of the current soil function and consequences for the health status of the stands. Soil solutions were studied for 1 yr in 3 Norway spruce stands (Picea abies Karst) in the Vosges mountains. These stands represent a gradient of production and forest decline symptoms for Spruce in this area: the Gemaingoutte stand has high production and never showed any decline symptoms; the Aubure stand is moderately productive but showed some decline symptoms; and the Bonhomme stand has a low productivity with high decline symptoms. In the latter, a revitalization was obtained by fertilization (Ca and Mg). Gravitational water was collected every 2 weeks in Aubure and every fourth week at the other 2 sites, by zero-tension lysimeters installed at different depths in the soil profile (15, 30, 60 and 70 cm). Capillary water was extracted from soil samples collected at the same time interval, by displacement in columns. The results showed that these 2 types of solutions could have very different or sometimes similar compositions. It was hypothesized that both soil physical and climatic parameters determining the soil water regime, could explain these differences. The residence time and the water pathways are of paramount importance for the soil solution chemistry. In the studied soils, the observations made on the gravitational and capillary water (fig 1 to 5) allowed us: i) to identify the biogeochemical function of the soils (fig 6); ii) to qualify the transformations of soil biogeochemistry after liming (fig 4); and iii) to correlate the edaphic parameters to the health status of the stands (fig 7).

Key words: soil solution / gravitational water / zero-tension lysimeter / capillary water / hydrochemistry / soil functioning / Norway spruce / forest decline

Mots clés : solutions du sol / eaux gravitaires / lysimètres sans tension / eaux capillaires / hydrochimie / fonctionnement des sols / épicéa commun / dépérissement