Restauration et utilisation des sols : andosols et régolithe

Restauration et utilisation des sols : andosols et régolithe

Dans le cadre du programme DREVO à long terme pour la restauration des terres, la création de forêts, de steppes boisées et de jardins forestiers durables,

1. Concept général

Le programme DREVO à long terme doit prendre en compte non seulement les sols déjà formés, mais aussi la base minérale plus profonde de la région.

Le projet examine deux ressources naturelles fondamentalement différentes :

andosols— sols formés principalement à partir de cendres volcaniques et d'autres matériaux volcaniques ;

régolithe— matériaux meubles ou désintégrés situés au-dessus du substratum rocheux et comprenant des roches altérées, de la saprolite, des fragments minéraux, des sédiments et parfois des horizons de sol formés.

Le régolithe ne doit pas être automatiquement considéré comme un sol fertile. Il peut l'être :

substrat minéral presque stérile ;

matériau fortement altéré ;

revêtement de sable ou de gravier ;

cendres volcaniques ;

lœss;

dépôts alluviaux ou de pente ;

matière salée;

substrat industriel contaminé ;

la base de la formation progressive d'un nouveau sol.

Géologiquement parlant, le régolithe est une couche de matériaux meubles et altérés recouvrant un substratum rocheux plus solide. Sa composition et son épaisseur peuvent varier considérablement, même au sein d'une même zone.usgs.gov)

L'objectif principal du projet :

Il ne s'agit pas seulement d'utiliser des matériaux minéraux comme sol, mais de les transformer progressivement en un système de sol vivant et stable.

Séquence de récupération :

roche mère ou régolithe → substrat minéral → biofilm primaire → couverture végétale → horizon organo-minéral → jeune sol → sol forestier → sol stable du jardin forestier.

2. Andosols

2.1. Que sont les Andosols ?

Les andosols se forment principalement dans des matériaux volcaniques riches en verre volcanique. Ils sont particulièrement fréquents dans les zones d'activité volcanique récente et ancienne.isric.org)

Elles sont souvent caractérisées par :

porosité élevée ;

densité apparente relativement faible ;

bonne capacité d'humidité ;

structure agrégée développée ;

la capacité d'accumuler des quantités importantes de matière organique ;

productivité biologique élevée avec une gestion favorable ;

minéralogie particulière associée à l'allophane, à l'imogolite, à la ferrihydrite et aux composés actifs de l'aluminium et du fer ;

forte liaison du phosphore.

De nombreux andosols présentent un fort potentiel agricole, mais leur productivité est souvent limitée par une fixation intensive du phosphate. On corrige ce problème en utilisant de la matière organique, du chaulage, des matériaux contenant du silicium et une fertilisation phosphorée soigneusement dosée.FAOHome)

2.2 Pourquoi les Andosols sont-ils précieux pour le projet ?

Grâce à sa structure préservée, Andosol peut devenir l'une des meilleures bases pour :

forêts de montagne;

jardins forestiers humides;

systèmes de fruits et de noix;

pépinières;

arbustes à baies;

café, thé et autres cultures pérennes dans un climat approprié ;

accumulation de carbone organique ;

plantations régulatrices d'eau;

restauration des pentes.

Ses propriétés physiques favorisent un bon enracinement et une bonne pénétration de l'eau. Toutefois, les propriétés d'un site donné doivent être confirmées par analyse, car les Andosols présentent des variations importantes en termes d'acidité, de profondeur, de vitesse de lessivage, de composition en matériaux volcaniques et de teneur en matière organique.

2.3. Principaux risques

Andosol ne peut être considéré comme automatiquement invulnérable.

Leur dégradation est possible en raison de :

déboisement;

incendies;

labour profond;

surpâturage ;

séchage excessif ;

équipement de compactage;

expositions de pente;

Érosion par l'eau et le vent ;

disparition de l'horizon organique ;

application incontrôlée d'engrais ;

contamination par des métaux lourds et des poussières industrielles.

À l'état intact, les sols volcaniques résistent bien à l'érosion, mais après un incendie ou une perturbation importante, leurs propriétés hydrologiques peuvent se détériorer fortement.iforest.sisef.org)

L'élimination de la couche organo-minérale supérieure et sombre est particulièrement dangereuse. Sa formation peut avoir pris des décennies, voire des siècles, et sa restauration rapide est impossible.

3. Principes de récupération des andosols

3.1. Enregistrement d'un profil existant

Le premier principe est de préserver autant que possible les horizons établis.

Il est nécessaire d'éviter :

enlèvement inutile de la couche de sol fertile ;

mélange de l'horizon de surface avec des matériaux inférieurs de mauvaise qualité ;

déplacement d'engins lourds sur sol humide ;

stockage à long terme de l'andosol extrait en tas élevés ;

laisser le sol à découvert ;

enlèvement de matières organiques du site sans compensation.

Lors de la construction ou de la création d'ouvrages hydrauliques, la couche supérieure retirée doit :

stockés séparément ;

protéger contre l'érosion et le dessèchement ;

préserver les semences et le matériel microbien ;

retourner à la surface de la zone restaurée.

3.2. Restauration de l'horizon organique

Utilisé:

litière de feuilles;

copeaux de bois;

compost;

biochar sûr ;

branches hachées;

cultures de couverture;

légumineuses;

céréales vivaces;

litière forestière provenant de sources locales et sûres ;

Masse verte ne contenant pas de polluants.

La matière organique est ajoutée progressivement. Évitez de transformer la zone en une épaisse couche anaérobie de matière non décomposée.

3.3 Protection de surface

Dans les premières étapes, les éléments suivants sont utilisés :

hydroensemencement de graminées indigènes;

paillis;

tapis anti-érosion ;

branches disposées le long du contour;

barrières d'arbustes vivants ;

terrasses;

rayures de contour ;

petits puits de rétention d'eau.

La structure du sol influence directement le mouvement de l'eau, l'aération, le développement racinaire et la résistance à l'érosion.FAOHome)

3.4 Gestion du phosphore

Étant donné que les andosols sont de très puissants fixateurs de phosphore, augmenter simplement la dose d'engrais n'est pas toujours la meilleure solution.

Requis:

détermination en laboratoire du phosphore disponible ;

analyse du pH ;

évaluation de l'aluminium et du fer actifs ;

utilisation de matières organiques ;

application locale plutôt que continue ;

utilisation des plantes mycorhiziennes ;

sélection d'espèces capables d'utiliser efficacement des formes peu solubles de phosphore ;

Élimination des phosphates en excès à proximité des plans d'eau.

L'objectif n'est pas d'appliquer une quantité maximale de phosphore, mais de créer un cycle biologique stable.

3.5. Travailler avec l'acidité

Certains andosols ont une réaction acide.

En fonction des résultats de l'analyse, les mesures suivantes peuvent être appliquées :

calcaire;

dolomie;

Cendres de bois provenant uniquement de matières premières pures et contrôlées ;

farine de basalte ;

matières organiques;

Espèces végétales adaptées aux sols modérément acides.

Le chaulage s'effectue progressivement, car une modification soudaine du pH peut perturber la communauté microbienne et altérer la mobilité des métaux.

4. Utilisation des Andosols dans la structure du projet

4.1. Aires protégées

Sur les Andosols les plus profonds, les plus humides et les mieux préservés, la priorité est donnée à :

forêt naturelle;

grains anciens;

vergers à graines;

forêts de bassin versant;

zones de régénération naturelle.

Les andosols de haute qualité ne doivent pas être entièrement convertis en agriculture intensive.

4.2. Forêt formatrice de nature

Selon la zone climatique, on peut utiliser les éléments suivants :

chêne;

tilleul;

érable;

frêne;

hêtre;

châtaigne;

noyer;

orme;

sapin;

cèdre et pin;

espèces indigènes des forêts volcaniques.

Le choix n'est pas déterminé par l'attrait général de l'arbre, mais par :

altitude au-dessus du niveau de la mer;

température;

quantité de précipitations ;

acidité;

charge due au vent ;

profondeur du sol;

risque d'incendie ;

Écologie locale.

4.3. Jardin forestier durable

Sur des sols andosols sûrs, il est possible de créer des zones productives :

arbres fruitiers;

porteur de noix;

arbustes à baies;

raisins;

légumes vivaces;

plantes médicinales;

cultures de champignons.

Dans le même temps, une partie de la structure arborée naturelle est préservée et les cultures fruitières y sont progressivement intégrées.

4.4. Pépinières

Grâce à leur bonne capacité de rétention d'eau et à leur structure, les Andosols individuels peuvent s'avérer particulièrement précieux pour les pépinières. Toutefois, il est nécessaire de surveiller :

arrosage excessif ;

acidité;

disponibilité du phosphore ;

dommages à la structure dus à un traitement fréquent ;

transfert d'agents pathogènes transmis par le sol ;

enlèvement de matière fertile avec les semis.

5. Régolithe

5.1 Qu’entend-on par régolithe ?

Dans le cadre du projet DREVO, le terme « régolithe » est utilisé pour décrire la couche minérale meuble recouvrant la roche-mère, qui ne possède pas nécessairement encore toutes les propriétés du sol.

Le régolithe peut inclure :

roche altérée ;

saprolite;

pierre concassée;

gravier;

sable;

poussière;

cendres volcaniques ;

lœss;

sédiments;

matériaux détritiques de pente;

déchets minéraux provenant des carrières;

Roche déplacée par l'homme.

L'altération décompose la roche solide et forme des matériaux fragmentés ou granulaires qui peuvent ensuite supporter la vie terrestre et contribuer à la formation du sol.pubs.usgs.gov)

5.2. Le régolithe comme ressource, et non comme sol prêt à l'emploi

Le régolithe peut contenir des réserves minérales utiles, mais présente souvent de sérieuses limitations :

absence quasi totale de matière organique ;

faible activité biologique ;

structure agrégée faible ;

carence en azote disponible ;

phosphore limité;

régime hydrique instable ;

forte roches;

perméabilité à l'eau excessive ou, inversement, compaction ;

minéraux toxiques ;

concentration accrue de métaux ;

acidité ou alcalinité ;

tendance à l'érosion.

Par conséquent, l'objectif du projet est de réaliserpédogenèse, c'est-à-dire la formation contrôlée du sol à partir du régolithe.

6. Classification du régolithe pour le projet

Avant utilisation, le régolithe est divisé en catégories fonctionnelles.

Catégorie RG-1 - Biologiquement prometteur

Matériel:

non contaminé ;

possède une composition minérale appropriée ;

conserve une certaine humidité ;

accessible aux racines ;

ne contient pas de sels en excès dangereux ;

peut se transformer rapidement en sol.

Application:

steppe forestière;

reboisement;

bandes protectrices ;

futur jardin forestier.

Catégorie RG-2 - médiocre mais sûr

Caractéristiques:

pauvre en nutriments ;

pratiquement aucune matière organique ;

faible capacité de rétention d'eau ;

forte roches.

La candidature est possible après :

création d'un bassin versant ;

introduction de matière organique ;

plantations d'espèces pionnières;

protection contre l'érosion.

Catégorie RG-3 - physiquement exigeant

Matériel:

compacté;

excessivement argileux ;

presque impénétrable ;

trop lâche ;

instable sur une pente ;

contient de grands fragments.

Nécessite une préparation du sol par des ingénieurs.

Catégorie RG-4 - Chimiquement problématique

Possible:

acidité élevée ;

alcalinité ;

salinisation ;

excès de bore ;

teneur en aluminium toxique ;

minéraux sulfurés;

métaux lourds.

Son utilisation n'est autorisée qu'après analyse et traitement spécifique.

Catégorie RG-5 - dangereux ou impropre

Cela inclut les matériaux contenant :

déchets industriels dangereux ;

amiante;

composants radioactifs ;

fortes concentrations de plomb, de cadmium, d'arsenic et de mercure ;

roches minières génératrices d'acide ;

autres polluants non contrôlés.

Ce matériau ne doit pas être utilisé dans les zones alimentaires, forestières ou publiques sans isolation et sans projet d'ingénierie distinct.

7. Formation du sol à partir du régolithe

Étape 1. Étude géologique et chimique

Les éléments suivants sont déterminés :

origine du matériau ;

profondeur;

composition granulométrique ;

minéralogie;

pH ;

conductivité électrique ;

carbonate;

année;

macro- et microéléments disponibles ;

métaux lourds ;

capacité à former des eaux de ruissellement acides ;

perméabilité à l'eau ;

stabilité des pentes.

Étape 2. Formation du relief

Le régolithe ne peut pas être simplement nivelé de manière uniforme.

Créé :

pentes stables;

terrasses;

microgouttes ;

bols de récupération d'eau;

arbres de contour ;

lignes de pierre;

débordements sûrs ;

zones d'accumulation de terre fine;

Poches d'atterrissage protégées.

Étape 3. Création d'un sol fin

Pour les matériaux très volumineux et rocheux, on utilise les matériaux suivants :

concassage mécanique d'une partie de la roche ;

mélange de fractions ;

ajout d'argile sans danger ;

introduction de matériaux minéraux fins ;

disposition locale des poches d'atterrissage ;

rétention des poussières et sédiments naturels.

Il n'est pas nécessaire de broyer complètement le régolithe. Gros fragments :

protéger la surface ;

réduire l'évaporation ;

créer un microclimat ;

retenir les petites particules ;

fournir des habitats.

Étape 4. Ajout de matière organique

Dans un premier temps, la matière organique est introduite principalement localement :

sur les pistes ;

dans les poches ;

autour des buissons;

le long des bassins versants;

sous le paillis.

Utilisé:

compost;

copeaux de bois;

paille;

litière de feuilles;

masse verte;

biochar sûr ;

matière organique fermentée.

Il ne faut pas enfouir de grandes quantités de matière organique fraîche profondément dans un régolithe pauvre, car cela peut provoquer des processus anaérobies.

Étape 5. Colonisation biologique

Les éléments suivants sont saisis séquentiellement :

bactéries et films biologiques ;

lichens et mousses — là où ils se développent naturellement ;

herbes annuelles;

céréales vivaces;

légumineuses;

arbustes;

arbres pionniers;

arbres structurants à longue durée de vie ;

sous-bois forestier;

éléments productifs du jardin forestier.

Étape 6. Formation de l'horizon organo-minéral

Par le biais de la chute de litière, de la mort des racines, de l'activité microbienne et de l'altération des minéraux, un nouvel horizon de surface se forme.

Indicateurs clés :

l'émergence d'agrégats stables ;

augmentation de la teneur en carbone ;

diminution de la densité ;

infiltration améliorée ;

augmentation de la capacité d'humidité ;

développement du réseau de champignons ;

augmentation du nombre d'animaux du sol ;

le début de la régénération naturelle des plantes.

8. Plantes pionnières du régolithe

Il n'existe pas de solution universelle. Les espèces sont sélectionnées en fonction du climat et de la chimie du substrat.

Pour les zones sèches et rocheuses

céréales locales résistantes à la sécheresse ;

fétuque;

herbe de blé;

sainfoin;

de la luzerne au pH adéquat ;

à regarder;

ventouse;

genévrier;

pin;

chênes des milieux secs;

buissons épineux locaux.

Pour les zones humides

saule;

aulne;

peuplier;

carex;

tamis;

communautés de roseaux;

herbes qui aiment l'humidité.

Pour les substrats acides

bouleau;

pin;

certaines espèces d'aulne;

Bruyère;

céréales acidophiles ;

espèces forestières locales.

Pour stabiliser les pentes

céréales vivaces;

arbustes à racines ramifiées ;

saule sur les pentes humides;

genévrier;

plantes couvre-sol locales;

arbres adaptés aux sols peu profonds.

Les espèces pionnières sont utilisées comme système de protection temporaire. Elles ne doivent pas constituer automatiquement la seule composante de la future forêt.

9. Transition du régolithe à la forêt

0–5 ans

analyse;

formation du relief;

protection contre l'érosion ;

gestion de l'eau ;

application locale de matière organique ;

Couverture végétale primaire.

5 à 16 ans

herbes vivaces;

arbustes;

arbres pionniers;

les premiers arbres à longue durée de vie ;

accumulation de déchets;

surveillance de la formation des sols.

À 16 ans, le site fait l'objet de sa première évaluation environnementale approfondie et peut recevoir un passeport de zone naturelle provisoire ou permanent conformément au système DREVO.

16–35 ans

expansion des groupes d'arbres ;

création d'une mosaïque forêt-steppe ;

renforcer le réseau des champignons ;

formation d'un horizon d'humus jeune ;

plantation de chênes, de tilleuls, d'érables, de frênes, de cèdres, de pins et d'autres essences à charpente.

35–75 ans

formation de jeunes forêts ;

développement de plusieurs niveaux ;

l'apparition de sous-bois naturels ;

création de fenêtres lumineuses ;

début de l'intégration progressive des cultures fruitières et à noix.

75 à 150 ans

sol forestier mature;

composition de bois d'âge inégal ;

cadre de formation de la nature ;

zones forestières-steppiques et aquatiques ;

Jardin forestier durable sur les sites les plus sûrs et les plus fertiles.

150 à 300 ans

renouvellement naturel ;

remplacement des premières générations d'arbres ;

conservation des grains anciens ;

développement d'un profil de sol profond ;

adaptation de la composition forestière au changement climatique ;

Transfert des zones protégées aux générations futures.

10. Compositions de sols artificiels

Dans certains cas, le régolithe peut être utilisé pour créer le sol souhaité.

Structure possible :

couche minérale inférieure

gros régolithe;

matériau de drainage;

roche altérée stable.

Zone racinaire moyenne

régolithe fin;

sable;

terreau;

argile;

suppléments minéraux ;

une petite proportion de matière organique stable.

couche biologique supérieure

compost mûr;

sol local sûr;

humus foliaire;

paillis;

racines des plantes couvre-sol.

Il est impossible de définir des proportions précises de manière universelle. Elles sont calculées en fonction de :

textures ;

capacité d'humidité ;

climat;

rendez-vous;

composition minérale ;

profondeur du profil ;

exigences de la plante.

11. Utilisation du régolithe volcanique

Les matériaux volcaniques frais peuvent constituer une source prometteuse de minéraux, mais il ne s'agit pas d'un sol fertile déjà prêt à l'emploi.

Pour le maîtriser, il vous faut :

stabilisation de surface ;

réduction du transport éolien des cendres ;

gestion de l'eau ;

accumulation de matière organique ;

colonisation par des micro-organismes ;

introduction de plantes fixatrices d'azote ;

contrôle de la disponibilité du phosphore ;

évaluation de l'acidité ;

tests de dépistage des éléments toxiques.

Au fil du temps, le régolithe volcanique peut se transformer en jeune sol volcanique, puis, dans des conditions appropriées, en un sol aux propriétés andines.

12. Utilisation du régolithe dans l'économie du projet

Une fois la sécurité confirmée, le régolithe peut être utilisé pour :

formation de terrasses ;

puits anti-érosion ;

restauration des carrières ;

création de sites d'atterrissage en forêt;

construction de routes perméables ;

dispositifs de filtration minérale ;

création de substrats pour les plantes non alimentaires ;

obtention de fractions minérales ;

formation de sols artificiels ;

dispositifs pour mélanges de pépinière;

restauration des pentes.

Mais avant de déplacer le matériel, il est nécessaire d'évaluer :

La contamination est-elle transférée ?

le profil naturel n'est pas détruit ;

Des ruissellements acides sont-ils créés ?

Le régime hydrique change-t-il ?

que des ressources géologiques ou pédologiques précieuses soient extraites.

13. Restrictions

Le projet interdit :

extraire l'andosol comme un sol commercial ordinaire sans justification environnementale ;

enlever la couche supérieure des forêts volcaniques naturelles ;

mélanger du régolithe contaminé avec de la terre propre pour la « dilution » ;

utiliser des matériaux miniers inconnus dans les jardins forestiers ;

planter des plantes alimentaires sur un substrat non testé ;

enfouir profondément de grandes quantités de matière organique fraîche ;

procéder à une plantation continue d'arbres sans évaluer le bilan hydrique ;

considérer l'apparition de la végétation comme un indice de la salubrité du sol ;

extraire les matières minérales des zones naturelles protégées ;

créer des monocultures sur le régolithe restauré.

14. Passeport Andosol et régolithe

Une section pédologique et géologique spécifique est ajoutée au passeport numérique de la zone naturelle.

Pour les andosoli, ils sont fixes

origine des matériaux volcaniques ;

classification des sols ;

profondeur du profil ;

teneur en carbone organique ;

densité apparente ;

capacité d'humidité ;

pH ;

phosphore disponible et lié ;

aluminium et fer actifs ;

état de la structure ;

degré d'érosion ;

histoire des incendies ;

type de végétation ;

mode d'utilisation.

Pour le régolithe, les valeurs sont fixes.

origine géologique ;

profondeur jusqu'au substratum rocheux ;

degré d'altération ;

composition granulométrique ;

minéralogie;

pierreux;

pH et sels ;

teneur en métaux ;

perméabilité à l'eau ;

stabilité des pentes ;

profondeur du sol en formation ;

teneur en matière organique ;

stade du développement biologique.

États de développement

15. Le principe principal du projet

L'andosol doit être préservé et restauré en priorité. Le régolithe doit être étudié, stabilisé et progressivement transformé en sol vivant.

Séquence de base :

Diagnostic géologique → Évaluation des risques → Gestion du terrain et de l'eau → Protection des surfaces → Apport de matière organique → Repeuplement biologique → Herbes et arbustes → Forêt pionnière → Arbres structurants → Sol forestier mature → Jardin forestier durable.

Sur une échelle de 150 à 300 ans, le régolithe n'est pas considéré comme un matériau stérile, mais comme la base du futur sol, et l'andosol est considéré non seulement comme une ressource agricole, mais aussi comme un précieux patrimoine naturel vivant.

Il est logique de lier cette section au système de certification écologique : le passeport d’une plante et d’une zone naturelle comprend non seulement le type de sol, mais aussil'étape de transformation du régolithe en un profil de sol vivant.

Un jardin forestier ne devrait pas être décrit comme un ensemble d’« arbres, de buissons et d’herbes », mais comme un système composé d’eau, de sol, de lumière, de racines, de pollinisateurs, de cultures et d’une évolution progressive de la végétation.

Bien conçus, les systèmes agroforestiers peuvent améliorer simultanément la fertilité des sols, la rétention d'eau, la protection contre le vent, la biodiversité et la durabilité de la production. Cependant, une densité et un choix d'espèces inadéquats peuvent entraîner une concurrence entre les arbres et les cultures pour la lumière, l'eau et les nutriments.FAOHome)