Ann. For. Sci. 51 (1994) 455-475
DOI: 10.1051/forest:19940503

Effet d'un amendement calco-magnésien associé ou non à une fertilisation, sur le cycle biogéochimique des éléments nutritifs dans une plantation d'épicéa commun (Picea abies Karst) dépérissante dans les Vosges

J Ranger, D Mohamed Ahamed and D Gelhaye

INRA, centre de Nancy, équipe Cycles biogéochimiques, 54280 Champenoux, France

Résumé - Le dépérissement forestier des années 1980 a montré la complexité des interactions entre les paramètres biologiques, édaphiques, climatiques et sylvicoles. Le rôle du paramètre édaphique a été testé par des expériences de fertilisation in situ qui ont montré à la fois les causes de certains dépérissements observés sur épicéa commun (Picea abies Karst) dans les Vosges et l'efficacité du remède. Le chaulage associé ou non à une fertilisation complète (NPK) produit dans un délai de 2 ans un reverdissement et une refoliation efficace d'arbres très atteints. Une étude quantitative approfondie du fonctionnement minéral d'un écosystème ayant réagi favorablement à un tel amendement calcaire a été entreprise en 1988 dans les Vosges (col du Bonhomme). Le sol du peuplement témoin est très acide et montre un fonctionnement géochimique dominé par le nitrate et l'aluminium. Le sol s'acidifie et ne neutralise pas les protons d'origine interne ou externe (apports atmosphériques) ; cette acidité n'est neutralisée que très profondément dans le sous-sol et le ruisseau drainant le bassin versant est neutre. Les bilans entrées-sorties, malgré leur limite, montrent pour tous les pas de temps un déficit permanent de l'écosystème en Mg, élément mis en cause dans le dépérissement. Le chaulage neutralise l'acidité (en particulier aluminique) et améliore la nutrition en Ca et Mg des arbres ; il conduit également à une diminution des nitrates dans les eaux gravitaires. L'addition de fertilisants qui n'améliore pas l'état sanitaire des arbres et qui conduit à une accélération de la déperdition des cations apportés par l'amendement ne semble pas opportun dans cet écosystème. Le rôle du paramètre édaphique dans le dépérissement forestier est très clairement mis en évidence dans cette expérimentation.

Abstract - Effect of liming and its association with fertilization on the biogeochemical cycle of nutrients in a declining spruce stand (Picea abies Karst) in the Vosges (France). The forest decline observed in the 1980s showed a complex interaction between biological, edaphic, climatic and silvicultural parameters. The effects of the edaphic constraints were studied using in situ fertilization experiments, which demonstrated both the origin of some of the forest decline symptoms observed on spruce stands (Picea abies Karst) in the Vosges and the efficiency of the treatments applied. Liming restored the green growth and foliation of severely declining trees within 2 years independently of whether it was associated with complete fertilization (NPK). A detailed quantitative study of the mineral function of a spruce ecosystem which reacted positively to liming was set up in an experiment situated at Le Col du Bonhomme (Vosges). The soil is very acidic and its current geochemistry is dominated by nitrate and aluminium. Acidification is still an active process and the soil cannot neutralize acidity from external (atmospheric input) or internal origins. This acidity must be neutralized at depth in the sub-soil since the water in the catchment stream is neutral. Input-output budgets, even if they were not very accurate, always showed a Mg deficit whatever the time-scale considered (seasonal, yearly or over several years). This element is often cited as the cause of forest decline. Liming neutralized the soil acidity, particularly its Al component, and increased the Ca and Mg tree nutrition of the trees; nitrates decreased in the gravitational solutions of the liming treatment. Addition of fertilizers to liming, which did not clearly increase tree health and accelerated the depletion of Ca and Mg caused by liming, did not seem suitable in this situation. This experiment demonstrates clearly the role of edaphic parameters in this particular case of forest decline.

Key words: Picea abies Karst / soil acidification / soil solutions / nutrient balance / ecosystem / forest decline / liming / fertilization

Mots clés : Picea abies Karst / acidification des sols / solutions du sol / bilan minéral / écosystème / dépérissement / amendement / fertilisation