Des plantes pour lutter contre l’érosion et les glissements en surfaceChristoph Graf, Albert Böll, Frank Graf

Introduction

Depuis toujours, les forces naturellesont contraint l’homme à protéger sonhabitat. Jadis, les colons utilisaient desméthodes très simples qui leur permet-taient, par exemple, de consolider oude réguler les parties de terrain ainsiendommagées. Ils se servaient de ma-tériaux disponibles sur place, commedes pierres, du bois ou des plantes. De-puis lors, l’utilisation des plantes pourlutter contre l’érosion et les glissementsen surface s’est constamment dévelop-pée et a fait ses preuves dans de nom-breux types de construction.

Aujourd’hui, les termes qualifiant lesouvrages de protection à l’aide de plan-tes (constructions vivantes, techniquesvégétales, génie biologique, génie éco-logique, etc.) sont aussi nombreux queles définitions s’y rapportant. L’une d’el-les est principalement fondée sur desprocessus naturels auxquels s’ajoutentdes aspects pratiques ainsi que les der-niers acquis de la recherche.

Le génie biologique veut:

Quoi?Renforcer la stabilité du sol tout enrespectant l’environnementRéduire l’érosion de manière durableFavoriser l’évolution naturelle de lasuccession végétale

Comment?En utilisant judicieusement des orga-nismes adaptés à la station en com-binaison avec des systèmes tech-niques

Fig. 1. Lit de plançons: Bermes (petites terrasses) pourvues de boutures de saule et de jeunesplantes d’aune et de troène, peu après leur mise en place et dix ans plus tard.

ISSN 1012-6554

Institut fédéral de recherches WSLCH-8903 Birmensdorf

© WSL Birmensdorf, 2003

Bibliothèque WSL, Zürcherstrasse 111CH-8903 BirmensdorfE-Mail: bibliothek@wsl.chhttp://www.wsl.ch/lm/publications/

Noticepour le praticien

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Nous utiliserons ici le terme de «géniebiologique». La stabilisation et la rena-turation des zones menacées d’érosionet de glissements revêtent une impor-tance primordiale pour la protectioncontre les dangers naturels. Aux côtésdes mesures techniques, souvent in-dispensables, la reconstitution d’unecouverture végétale conforme à la sta-tion est une opération indispensable àla mise en place d’un système naturelapte à se développer et stable à longterme.

Le chapitre sur les «Champignonsmycorhiziens» figurant dans ce docu-ment est étayé sur les derniers résultatsscientifiques qui ouvrent de nouvellesperspectives au génie biologique et à lastabilisation du sol.

Les méthodes

L’altération et l’érosion sont des proces-sus qui ne tardent pas à déstabiliser lespentes et les ravins. C’est dire combienil est important de protéger le sol supé-rieur. L’un des objectifs prioritaires destravaux de stabilisation consiste donc àregarnir d’une végétation durable lessurfaces dénudées par l’érosion. Le génie biologique dispose pour cela de diverses méthodes qui varient selon le type d’endommagement, le modelé duterrain et le choix des plantes. La mé-thode la plus souvent appliquée dansles travaux de terrassement consiste àcréer des lits de (plants et de) plançons,car elle est la plus polyvalente et la pluséconomique. Le lit de plançons se cons-truit avec des branches aptes à formerdes rejets, comme celles du saule, tan-dis que le lit de plants et de plançonscontient aussi des plantes ligneuses en-racinées, comme l’aune (fig. 1). Cetteméthode est largement décrite parmid’autres dans la littérature (SCHIECHTL

1973, ZEH 1993). Elle nécessite parfoisun ensemencement complémentaireafin d’obtenir un recouvrement du sol leplus complet possible. Cette opérationse fait de diverses manières. La pluscourante est l’ensemencement hydrau-lique. Il est parfois nécessaire d’y ajou-ter divers compléments, tels qu’engrais,paille, ou liants, entre autres (fig. 2).

Toutes les mesures techniques de sta-bilisation (consolidation des bas de pen-

tes, réduction de la déclivité, drainage)doivent être axées, dès le début des tra-vaux, sur le reverdissement durable etl’amélioration des conditions du milieu(fig. 3). L’effet protecteur des plantes nepeut s’engager que si le sol reste stableou ne subit que des mouvements insigni-

fiants durant la formation du systèmeracinaire. Au cours de cette période,l’incidence de l’eau, des matériaux soli-des, des chutes de pierres ou de la nei-ge doit être minime (BÖLL 1997). Desmesures techniques de stabilisation despentes et des ravins sont souvent in-

Fig. 2. Ensemencementhydraulique: Un mé-lange de semences additionné de fertilisantsliquides et de liants vientd’être répandu sur ceterrain difficilement accessible. La piste deski, dans la zone alpine,a également été recou-verte d’une couche depaille.

Lits de plants et de plançons, ensemencement

Nouveau terrain

Déblaiement des crêtes du talus

Drainage des ouvrages d’appui

Terrain originel

Correction de torrent pour stabiliser un bas de pente

Ouvrage d’appui Réduction de la déclivité

Fig. 3. Technique et biologie: Correction de torrent pour stabiliser le bas d’une pente. Les ouvragesd’appui, sur la pente, servent à réduire la déclivité. La stabilisation des pentes passe par la mise enoeuvre de telles techniques qui garantiront l’efficacité des constructions vivantes, comme les lits deplants et de plançons (d’après Böll 1997, figure modifiée).

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dispensables à la réussite d’un reverdis-sement. Mais l’effet de ces ouvragesn’est que ponctuel ou linéaire et il est li-mité dans le temps. La protection dura-ble de la surface du sol sera assurée parles plantes. En conséquence, une stabi-lisation à long terme exige une végéta-tion intacte pourvue d’un système raci-naire formé de manière adéquate.

Le sol

Après des occurrences d’érosion et deglissement, les conditions du substratdemeurent très précaires et sont doncextrêmement néfastes (fig. 4). Si la cou-verture végétale et le sol supérieur fontdéfaut, les zones touchées sont soumi-ses à d’imposants processus de lessiva-ge et à des mouvements accrus du sol.Les forts écoulements d’eau et l’érosionqui s’y ajoute conduisent à un lessivagenotable des semences, des spores etdes organes de résistance des micro-organismes. Cela augmente encore lespertes en biomasse et diminue les chan-ces de recolonisation végétale et micro-bienne. Les nouvelles surfaces du sol su-périeur sont alors souvent plus densesque celles qui existaient à l’origine, carelles se trouvaient auparavant sous lepoids des anciennes couches supérieu-res. Cette situation, extrêmement défa-vorable à la formation des racines et àla croissance des plantes, retarde consi-dérablement l’établissement d’unecouverture végétale (BÖLL et GERBER

1986). Elle entrave aussi l’aération dusol et freine donc la décomposition dela substance organique, d’où des effetsnégatifs sur le bilan biogéochimique. Eneffet, la granulosité du sol est un élé-ment dont dépendent non seulementl’aptitude des plantes à s’enraciner etl’aération du sol, mais aussi d’autresfacteurs importants pour la croissancevégétale, comme l’apport d’eau etd’éléments nutritifs. Un écoulementd’eau accru à la surface du sol entraîneun déplacement de matériaux et causeainsi une perte considérable des frac-tions granulométriques (sable, silt, etargile). Il s’ensuit alors un amoindrisse-ment de la stabilité des agrégats, ce quiréduit considérablement la capacité derétention du sol en eaux interstitielles et en éléments nutritifs (GRAF et GERBER

1997).

Les plantes

Dans l’application de ses différentestechniques, le génie biologique utiliseprincipalement des plantes pionnières.La construction de lits de (plants et de)plançons, se fait surtout avec des plan-

tes ligneuses capables de former des re-jets (tabl. 1), comme plusieurs espècesde saule (Salix spp.), les aubours (Labur-num anagyroides Med., L. alpinum[Miller] Presl.) ou le troène commun (Ligustrum vulgare L.). Les plantes lesplus utilisées pour l’ensemencement

Fig. 4. Sol stérile: Sol fortement érodé et lessivé dans la partie inférieure d’une penteraide instable en voied’assainissement.

Productibilité Formes Etage de Nom françaisvégétative de sym- végétation(%) biose

Salix daphnoides ~100 A, E montagnard saule faux daphnépurpurea ~100 A, E collinéen-subalpin s. pourpre, osier rougefragilis 95 E collinéen s. fragilepentandra 90 E subalpin s. laurier, s. à cinq étaminesviminalis 90 A, E collinéen-montagnard s. des vanniers, osier blancnigricans 80 A, E collinéen-subalpin s. noircissantalba 75 E collinéen-montagnard s. blancaurita 75 E collinéen-subalpin s. à oreilletteselaeagnos 75 E collinéen-montagnard s. drapécinerea 70 A, E collinéen-montagnard s. cendré

Populus nigra 70–100 A, E collinéen-montagnard peuplier noirLaburnum alpinum 70–100 A, N collinéen-montagnard aubours des Alpes

anagyroides 70 A, N collinéen-montagnard a. faux anagyris, faux ébénierLigustrum vulgare 70–100 A collinéen troène vulgaireAlnus glutinosa — A, E, N collinéen-montagnard aune glutineux

incana — A, E, N collinéen-montagnard a. blanchâtreviridis — A, E, N subalpin a. vert

Tab. 1. Espèces ligneuses souvent utilisées dans le génie biologique et indications des zones où ellessont utilisées (étages de végétation), de la reproductibilité végétative et des formes de symbiose: A = mycorhize arbusculaire, E = ectomycorhize, N: fixation d’azote

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sont les graminacées et les légumineu-ses. Avant de choisir le matériel végétal,une attention particulière est à accorderaux conditions écologiques du milieu àreverdir. Cette précaution s’impose aus-si bien pour les plantes ligneuses quepour les herbacées et les graminacées.En principe, il ne faudrait utiliser quedes végétaux provenant de peuple-ments naturels écologiquement similai-res (SCHIECHTL 1992).

Les plantes intégrées dans les ouvra-ges biotechniques remplissent desfonctions essentielles dans la stabilisa-tion des matériaux du sol (fig. 5). Ellesdiminuent l’énergie d’impact des eauxde précipitations et atténuent ainsi l’éro-sion du sol supérieur; elles favorisent ledrainage et leurs racines renforcent lastabilité des matériaux du sol. Le systè-me racinaire remplit normalement unedouble fonction: il pourvoit à l’ancragedes plantes dans le sol et leur permet deprélever l’eau et les éléments nutritifsdont elles ont besoin. L’importance deson extension est donc à la mesure duvolume de sol qu’il stabilisera et desquantités d’eau et d’éléments nutritifsqu’il emmagasinera.

Un système racinaire étendu permetaux plantes d’extraire du sol des quan-tités considérables d’eau grâce au pro-cessus d’évapo-transpiration. Elles exer-cent ainsi un effet régulateur sur le ré-gime hydrique du sol. Par une journée

ensoleillée, un tournesol perd facile-ment un litre d’eau. Un bouleau possé-dant quelque 200000 feuilles peut enévaporer 60 à 70 litres, voire jusqu’à400 litres si le temps est particulière-ment chaud et sec. Dans une hêtraie,près de 60% des quantités de précipi-

tations annuelles sont rendues à l’at-mosphère par évapo-transpiration sousforme de vapeur d’eau (SITTE et al.1991).

Les matériaux auxiliaires

Pour qu’elles arrivent à reprendre lafonction stabilisatrice qui leur est confé-rée, les plantes doivent grandir vite etbien. Mais dans les conditions défavo-rables propres aux surfaces d’érosion etde glissements, même les plantes pion-nières ont de la peine à s’établir car lastructure du sol et l’apport en élémentsnutritifs ne suffisent pas à leurs besoins,aussi minimes soient-ils. Un déséquili-bre s’installe alors entre les conditionsdu sol requises par les plantes et la situation effective au moment de l’intervention biotechnique. Les phasesd’enracinement et d’établissement ensont sérieusement compromises.

La manière traditionnelle de favoriserla croissance végétale s’articule autourdes actions suivantes: ameublir le solsupérieur s’il est compacté, utiliser desliants synthétiques pour stabiliser sasurface, le fertiliser pour améliorer lanutrition des plantes et le chauler s’il estacide. Or ces interventions ont parfoisdes effets négatifs. Par exemple, les fer-tilisants stimulent la croissance desespèces végétales eutrophiles et noncelle des espèces pionnières autochto-nes; ils favorisent surtout la biomasseterrestre au détriment des racines (fig. 6).Les fertilisants, dont l’azote en particu-lier, influencent aussi diversement lesmicroorganismes du sol. Ils appauvris-sent la biodiversité et réduisent leschances de symbiotisation entre lesplantes et les champignons mycorhi-ziens. La croissance du mycélium en estparfois sérieusement réduite, ce qui en-traîne à nouveau des conséquences né-gatives sur la formation des agrégats desol et sur la nutrition des plantes.

Il existe une alternative à ces traite-ments courants. Elle consiste à intégrerdans le sol des microorganismes sup-plémentaires, comme les champignonsmycorhiziens dont l’efficacité est remar-quable. Ces derniers sont de véritablesmodeleurs d’agrégats. En outre, ilscontribuent à stabiliser la matrice du solet à structurer les pores. Par ailleurs, ilsremplissent une importante fonctiondans la nutrition des plantes et le fluxbiogéochimique.

Fig. 6. Influence des fertilisants: Saule pourpre (Salix purpurea) âgé de trois ans, extrait d’un terrainfertilisé à assainir. Les rameaux sont bien formés mais les racines sont insuffisamment développées.

Fig. 5. Génie biologique et sylviculture: Stabilisa-tion des berges d’un torrent dans la zone de lalimite forestière. L’ouvrage est construit à l’aided’un lit de plançons (boutures de saule) et d’uneafforestation d’épicéas et de mélèzes (au premier plan).

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Les champignons mycorhiziens

Les champignons mycorhiziens occu-pent une place particulière dans l’im-mense diversité des microorganismesdu sol. Dans des conditions naturelles,toutes les plantes, ou presque, vivent ensymbiose avec des partenaires cham-pignons (SMITH et READ 1997, EGLI etBRUNNER 2002). Dans cette biocénose, lechampignon pourvoit entre autres àl’approvisionnement en eau et en élé-ments nutritifs de la plante hôte. Le my-célium pénètre le sol beaucoup plus in-tensément que les racines des plantesne sont capables de le faire. Le diamè-tre des hyphes (2–5 µm) étant largementinférieur à celui des poils radiculaires(15–20 µm), les champignons accèdentà un espace poral beaucoup plus grand.Grâce aux hyphes, la surface d’absorp-tion d’une racine mycorhizée est jus-qu’à cinquante fois plus grande que cel-le d’une racine non mycorhizée.

Le vaste réseau d’hyphes lie aussi lesparticules minérales et organiques du

sol pour en faire des agrégats stables(FREI et al. 2003). La stabilité de la ma-trice du sol en est renforcée, tout com-me celle des pores, ce qui augmente lepouvoir de rétention d’eau et d’élé-ments nutritifs. En outre, les hyphes ser-vent de vecteurs de dissémination àd’autres organismes et ils élargissentainsi la diversité des organismes du sol.Sur des sols compactés, les plantes my-corhizées ont beaucoup plus de facilitéà s’alimenter. Les différences constatéesdans l’approvisionnement des plantesen phosphore vont d’un facteur 2, pourun poids spécifique (du sol) mineur(10kN/m3), à un facteur 3, pour unpoids spécifique (du sol) élevé (16kN/m3)(NADIAN et al. 1996). En outre, il a étéprouvé que le système racinaire desplantes mycorhizées est plus perfor-mant que celui des plantes qui ne lesont pas. Cet avantage accélère leur im-plantation et leur croissance (fig. 7).

En remplissant leur double fonctiond’architecte du sol et de nourricier desplantes, les champignons mycorhiziensexercent une influence directe sur le dé-

veloppement et la stabilité des associa-tions végétales et des écosystèmes, engarantissant ainsi une protection dura-ble de la végétation (VAN DER HEIJDEN

et al. 1998).Etant donné que l’érosion et les glis-

sements de terrain ont souvent pourconséquence de réduire considérable-ment les réserves naturelles des cham-pignons mycorhiziens, il est nécessaired’introduire dans le sol des cham-pignons symbiotiques. Mais tout com-me les plantes, les champignons sont àsélectionner en veillant à n’utiliser quedes espèces conformes à la station.

L’entretien

Contrairement aux constructions pure-ment techniques, les systèmes biotech-niques n’atteignent pas leur efficacitéoptimale dès l’achèvement des travauxde mise en place. Le développement dela végétation peut durer de quelquesmois à plusieurs années, selon l’endroit

Fig. 7. Mycorhize: Système racinaire d’aunes blanchâtres (Alnus incana)âgés de cinq mois. A gauche, trois plantes non mycorhizées; à droite, troisplantes inoculées avec Paxillus rubicundulus, un champignon partenaire

qui forme, dans les conditions naturelles, des ectomycorhizes avec l’auneblanchâtre.

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et l’objectif fixé (fig. 8). Durant cette pé-riode, des contrôles réguliers s’impo-sent ainsi que des travaux d’entretienparfois. C’est le cas par exemple lors-qu’il faut réparer des dommages ou re-verdir certains endroits en procédant àdes ensemencements ou à des planta-tions complémentaires; il arrive aussiqu’il faille lutter contre l’érosion quis’installe.

Bien souvent, l’objectif est de créerune association végétale forestière ouarbustive capable de remplir pleine-ment son rôle protecteur. Il s’agit doncd’obtenir des peuplements riches enespèces qui soient plus stables que lescultures peu diversifiées ou les mono-cultures. Les associations végétales fo-restières devraient être constituées depeuplements inéquiens, à plusieursstrates et richement structurés, danslesquels les espèces tant héliophiles quesciaphyles peuvent croître. Lorsque dessoins culturaux sont nécessaires, on

veillera à favoriser l’étagement desstructures et à éviter la formation devieilles futaies afin d’obtenir une pro-tection idéale et durable contre l’éro-sion et les glissements de terrain.

Si la végétation destinée à reverdirune surface correspond aux conditionsdu milieu, son développement ne né-cessite généralement pas d’interven-tion particulière pour aboutir à une suc-cession végétale naturelle.

Le point crucial de l’entretien et dusuivi des reverdissements se situe toute-fois dans la phase initiale du dévelop-pement de la végétation. C’est souventà cette période aussi qu’est fixée la date de l’achèvement du projet deconstruction. Une attention toute parti-culière est donc à accorder à la manièrede promouvoir la croissance des plan-tes, car elles doivent acquérir le plus ra-pidement possible un effet protecteurefficace. Là aussi, l’usage des fertilisantsest encore très répandu dans la pra-

tique. Selon l’endroit et le type de vé-gétation, d’autres interventions s’impo-sent, comme l’irrigation, le fauchage, lepaillage ou les actions de protection con-tre l’abroutissement, pour ne citer quequelques exemples (SCHIECHTL 1973).

La manière dont la croissance desplantes est favorisée influence considé-rablement le développement de la vé-gétation initiale et la succession natu-relle qui s’ensuit. Là encore, cette évo-lution est à la clé des travaux d’entretienà moyen et long termes. C’est d’elleaussi que dépendront les interventionsnécessaires pour obtenir la végétationautonome que l’on cherche à implan-ter. A la place des engrais, les fonctionsdes champignons mycorhiziens et leursexigences devraient davantage être pri-ses en considération si l’on cherche àpromouvoir la croissance des plantes etdes processus de succession végétalenaturelle (GRAF et GERBER 1997, FREI et al.2003).

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Fig. 8. Evolution: Cette pente dénudée par lesglissements de terrain aura besoin de plusieursannées, voire décennies, avant d’être recouverted’une végétation naturelle stable. Etat des lieuxaprès 10 et 15 ans.

Pour qu’une association végétale arrive à remplir durable-ment les fonctions que lui confère le génie biologique, destravaux d’entretien sont indispensables dans la majoritédes cas. Si l’objectif consiste à obtenir une association vé-gétale forestière, cela signifie qu’il faudra notamment ré-guler le mélange, promouvoir l’étagement et prendre desmesures favorisant la régénération.

Dans le contexte des matériaux auxiliaires utilisés à court etmoyen termes, les engrais favorisent les organismes eutro-philes au détriment des autres, adaptés à la station, et ilsentravent la migration d’espèces autochtones voisines.Une utilisation incontrôlée d’engrais durant la phase initia-le du reverdissement des surfaces d’érosion et de glisse-

ment est néfaste à la croissance des racines et des cham-pignons mycorhiziens.

La promotion des microorganismes du sol, comme leschampignons mycorhiziens notamment, et leur utilisationpendant la phase initiale du développement de la végéta-tion, accélèrent la formation des agrégats du sol et doncl’acquisition de sa stabilité. Les champignons mycorhiziensfavorisent la croissance et l’établissement des plantes ainsique la succession végétale, ce qui épargne des travauxd’entretien. Tout comme les plantes, les champignons sontà choisir en veillant à n’utiliser que des espèces conformesà la station.

Conclusions

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Notice pour le praticien ISSN 1012-6554

Concept

Les résultats de la recherche sont élaborés pour constituer des pôles de savoir etdes guides d’action à l’intention des acteurs de la pratique. Cette série s’adres-se aux milieux de la foresterie et de la protection de la nature, aux autorités,aux écoles ainsi qu’aux non-initiés.

Les versions allemandes de cette série sont intituléesMerkblatt für die Praxis ISSN 1422-2876

Les éditions italiennes paraissent occasionnellement dans le périodiqueSherwood, Foreste ed Alberi Oggi.

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no 28: NIERHAUS-WUNDERWALD, D.; LAWRENZ, P., 1997: Biologie du gui. 8 p.

Managing Editor

Dr Ruth LandoltInstitut fédéral de recherches WSLZürcherstrasse 111 CH-8903 BirmensdorfE-mail: ruth.landolt@wsl.chwww.wsl.ch/lm/publications/

Mise en page:Sandra Gurzeler, WSL

Traduction:Monique Dousse, WSL

Impression: Bruhin AG, Freienbach

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Association pour le génie biologique, base dedonnées biobliographiques: www.ingenieur-biologie.ch