La réglementation et les attentes sociétales incitent aujourd’hui les aménageurs du territoire à évaluer les impacts environnementaux de leurs projets de construction, mais également à prévoir des mesures et des actions pour créer ou restaurer la biodiversité des espaces modifiés. Des questions se posent donc aux gestionnaires sur les méthodes à utiliser et les indicateurs à employer pour évaluer la performance écologique d’un aménagement. Quelques éléments de réponse sont présentés ici, sur la base d’une étude de cas portant sur le Mont-aux-Liens, un aménagement paysager contigu à l’autoroute A19.

Les contraintes réglementaires et la demande citoyenne croissante encouragent les entreprises et les décideurs à une plus grande transparence de leurs politiques environnementales et au développement de stratégies et politiques vis-à-vis de la biodiversité (Natureparif, 2012). Les sociétés autoroutières sont concernées en raison des impacts environnementaux liés à la construction et à l’exploitation des routes. Diverses stratégies sont développées par ces entreprises pour valoriser leurs espaces fonciers non exploités : les bords de routes sont définis comme des zones « refuges » potentielles pour la biodiversité, notamment dans les paysages anthropisés comme les zones agricoles, et peuvent être intégrés à des stratégies de préservation de la biodiversité à l’échelle des territoires, comme la Trame verte et bleue (Ministère de l'Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement, 2012). Enfin, ces zones peuvent être aussi utilisées pour la création d’habitats, afin de valoriser certains services écosystémiques, comme par exemple le traitement des eaux polluées par phytoremédiation. L’évaluation a posteriori de ces aménagements fait aujourd’hui défaut. Elle est cependant indispensable afin de savoir si l’évolution de leurs compartiments biotique et abiotique  est compatible avec l’état projeté à long terme par le constructeur. La réalisation de l’évaluation de leur performance écologique (encadré 1) pose plusieurs questions :

  • quelles méthodes utiliser pour dresser un état des lieux ?
  • quels indicateurs employer pour évaluer l’adéquation avec le projet initial ?

L’objectif de cet article est d’apporter des éléments de réponse à ces questions, sur la base d’une étude de cas portant sur le Mont-aux-Liens, un aménagement paysager contigu à l’autoroute A19. 

L’originalité de l’étude que nous présentons réside dans le fait qu’elle dresse un double diagnostic, trois ans après la mise en place de l’aménagement : le premier sur le sol, le second sur la biodiversité végétale. La biodiversité végétale étant fortement dépendante des caractéristiques du biotope, l’évaluation de la performance écologique de l’aménagement a été réalisée selon la démarche suivante : (i) analyser les caractéristiques pédologiques et leur variation spatiale, afin de (ii) mieux comprendre la structuration spatiale à court terme de la richesse spécifique et de l’origine des cortèges floristiques d’une part, des stratégies adaptatives et des caractéristiques écologiques de la végétation d’autre part, au regard de ce que sont les objectifs de l’aménageur à long terme pour ces critères.

Contexte

Le Mont-aux-Liens se trouve à 12 km au nord-ouest de Montargis (Loiret, France), au cœur de la plaine agricole du Gâtinais. Il s’agit d’un aménagement paysager d’une superficie de 25 ha, créé au bord de l’autoroute A19.

L’objectif principal avancé par le constructeur de cet aménagement était de valoriser une ancienne zone technique utilisée lors de la construction de l’autoroute pour le dépôt de matériaux. La réalisation de l’aménagement répondait à deux enjeux :

  • l’enjeu environnemental, par la création d’une mosaïque d’habitats potentiels, contrastés (boisement de ligneux décidués, prairies, zone humide, pelouses thermophiles), et pouvant abriter une faune diversifiée (mammifères, oiseaux de proie, herpétofaune, insectes) ;
  • l’enjeu esthétique, propre au paysagisme d’aménagement, afin de rompre la monotonie paysagère aux abords de l’autoroute.

Le site, mis en place en 2008, est organisé en dix zones caractérisées par des plantations de ligneux et des herbacées (tableau 1), mises en place par semis hydrauliques (figure 1).

Le site a subi de fortes transformations pédologiques pendant sa phase de construction et celle de l’autoroute, avec un décapage des couches superficielles du sol et des calcaires sous-jacents, un tassement par les véhicules, et des déplacements de matériau.

Le substrat observé aujourd’hui est un technosol dont l’épaisseur et l’organisation générale sont différentes de celles observées avant l’aménagement (terres cultivées).

Les semis et plantations ont été réalisés immédiatement après la mise en place de ce technosol.

Un fixateur cellulosique (300 kg/ha) et un engrais organo-minéral (500 g/ha) (composition non fournie) ont été appliqués lors des semis pour accroitre la capacité de rétention en eau du sol et sa fertilité pendant les premiers mois de croissance de la végétation.

Une fertilisation d’entretien organominérale (500 kg/ha) a été appliquée de nouveau six mois après les semis.

Indicateurs de performance retenus

Quatre grands groupes de caractéristiques pédologiques ont été analysés : l’organisation des profils de sol, la texture de l’horizon superficiel du sol H1, la fertilité et la ressource en eau à disposition du couvert végétal de ce même horizon. Ils ont été réalisés sur 96 quadrats de 1 m², localisés au GPS (figure 1). Sur chacun d'eux, la profondeur totale du profil de sol et de l’horizon superficiel (cm), la granulométrie (fractions argileuse, limoneuse et sableuse, en %, selon la norme NF ISO 11277), la teneur en matière organique MO (%, NF ISO 10694), en azote total Ntot (%, NF ISO 13878), le rapport C/N (-), la teneur en carbonate de calcium total CaCO3tot (%, NF ISO 10693), le pH (NF ISO 10390), la capacité d’échange cationique CEC (cmol(+).kg-1, NF X 31130), et la teneur en phosphore assimilable P2O5 (mg/100 mg, NF X 31161) ont été mesurés. La teneur en eau volumique (Θrac) et le potentiel hydrique (Hrac) de la zone racinaire ont été modélisés grâce au logiciel HYDRUS-1D à partir des résultats de l’étude pédologique de mesures in situ de variables climatiques (précipitations, température, humidité relative de l’air, vitesse du vent).

L’analyse du couvert végétal sur ces mêmes quadrats utilise des indicateurs classiques de biodiversité, respectivement la structure, la composition et le fonctionnement à l'échelle des communautés. L’inventaire exhaustif des espèces végétales a été restreint aux herbacées en raison de la très forte mortalité des ligneux in situ. Il a été effectué au niveau spécifique selon la méthode d’abondance-dominance de Braun-Blanquet. L’analyse a été réalisée en 2010 et 2011, soit au cours de la deuxième et de la troisième année suivant les semis et plantations. Les zones 2 et 6 présentaient un nombre trop limité de répétitions et n’ont pas fait l’objet d’analyses statistiques.

Caractéristiques pédologiques

Les analyses physicochimiques du sol ont montré une uniformité des caractéristiques pédologiques de l’horizon superficiel H1 supportant la végétation sur l’ensemble des zones aménagées. C’est pourquoi seule la tendance moyenne est présentée ci-après. L’horizon H1 se caractérise par une texture limono-sablo-argileuse (LSA), des propriétés chimiques contraignantes liées à un substrat fortement calcaire (CaCO3 tot = 43,9 %) et alcalin (pH = 8,4), une très forte teneur en phosphore assimilable (P2O5 = 15,0 mg/100 mg), une teneur en azote total limitante (Ntot = 0,15 %) observée principalement sous forme minérale (C/N = 10,4), une fertilité organominérale faible (MO = 2,7 % ; CEC = 13,5 cmol(+).kg-1), La profondeur de l’horizon de surface H1, comprise entre 5 et 110 cm, est le seul facteur mesuré variant spatialement. Cet horizon compose l’essentiel du profil de sol. Son matériau provient de l’horizon superficiel initialement en place avant l’opération de déblai liée à la construction de l’autoroute. Les zones remblayées au sein du Mont-aux-Liens ont été déterminées en fonction de la végétation devant se développer au sein de chaque zone aménagée. La modélisation de la variation spatio-temporelle de la teneur en eau volumique et du potentiel hydrique de la zone racinaire montre que le fonctionnement hydrologique du sol est lui aussi homogène sur l’ensemble du site, en raison de l’homogénéité des matériaux du sol. Il est marqué par des écoulements essentiellement verticaux, une teneur en eau annuelle moyenne voisine de celle du point de flétrissement des plantes et l’absence de saturation du sol en eau, quelle que soit la période de l’année et l’intensité des précipitations.

Analyse de la biodiversité végétale

Composition spécifique de la flore : des gains quantitatifs sans contraste spatial

À l’échelle du site, soixante-sept espèces ont été recensées à l’issue de 2011. La richesse spécifique moyenne par mètre carré observée en 2011 est significativement plus élevée d’environ 26 % que celle initialement mise en place par l’aménageur.

Un bilan du projet par zone aménagée (tableau 1) montre que ce succès (augmentation de la richesse spécifique) concerne presque l’intégralité du site (80 % des quadrats), mais sans contraste significatif entre les zones aménagées, ce qui était néanmoins souhaité par l’aménageur. Cinq zones présentent une richesse spécifique supérieure à celle mise en place (zones 1, 3, 4, 5 et 9). Deux zones présentent une richesse spécifique du niveau espéré (zones 8 et 10). Une seule zone enregistre une richesse spécifique plus faible (zone 7).

Une colonisation exogène élevée et un échec important des semis à court terme

Les semis influencent la composition des cortèges au sein des quadrats (encadré 2) en colonisant les autres quadrats (Exi_partiel), ou en réussissant à s’implanter dans leurs quadrats initiaux (Indi). À l’issue de 2011, les espèces observées sont faiblement issues des semis (en moyenne, 20 % du cortège). Le succès d’implantation de ces derniers est en moyenne faible et spatialement peu contrasté (tableau 2) : minimal pour les zones 1 et 4 (semis ZD) et les zones 3, 5 (semis ZBo), il est maximal pour les zones semées avec les mélanges ZC (zones 8 et 10) et PFL (zone 7). La colonisation par les espèces exogènes strictes est forte et généralisée à l’ensemble du Mont-aux-Liens (tableau 2). Son intensité dépend de la localisation des différentes zones au sein du site (figure 1). Les zones 1 et 4 sont les plus fortement exposées à la colonisation par des espèces venant des bords de champs voisins en raison de leur proximité immédiate avec des parcelles agricoles cultivées. L’arrivée de nouvelles espèces via l’infrastructure apparaît réduite comme en témoigne la valeur moyenne de colonisation de la zone 7 (tableau 2). Ici, l’autoroute ne jouerait pas un rôle de corridor. Les zones 5 et 3 puis la zone 9 sont également fortement colonisées par des espèces exogènes strictes. Les zones 8 et 10 présentent des cortèges plus équilibrés entre les espèces indigènes et exogènes strictes. Dans les conditions expérimentales étudiées, l’utilisation localisée de semis serait une stratégie efficace pour augmenter à court terme la richesse spécifique de zones non semées se trouvant à proximité comme en témoigne l’intensité de colonisation partielle de la zone 9 (tableau 2).

Diversité fonctionnelle de la flore

Des semis mal adaptés aux conditions écologiques

L’analyse des preferendums écologiques d’Ellenberg (tableau 2) met en évidence que les contrastes entre les zones aménagées souhaitées à long terme par le constructeur pour quatre valeurs écologiques, respectivement la lumière (L), la température (T), la réactivité du sol (liée au pH) (R’), et les nutriments du sol (N), ne sont pas confirmés par les observations in situ à court terme. Une plus forte tolérance à l’oligotrophie des zones 8 et 10 (mélange ZC), 3 et 5 (mélange ZBo) que celle planifiée par le constructeur est observée. Les zones 1 et 4 (mélange ZD) montrent la tendance inverse. Les cortèges des zones 1 et 4 (semis ZD), 3 et 5 (semis ZBo), 8 et 10 (semis ZC) sont mésohydriques et non mésohygrophiles comme envisagé lors de la construction du site. Se développent des cortèges neutroclines et non neutrophiles dans les zones PFL (zone 7) et ZC (zones 8 et 10), des cortèges neutrophiles au lieu d’acidiclines dans les zones 1 et 4 (semées ZD). Tous les cortèges in situ présentent le même preferendum thermique (cortèges planitiaires thermophiles), les cortèges planitiaires montagnards envisagés pour les zones PFL et ZC étant absents. Cette homogénéité est également marquée par la présence d’une végétation supportant un fort ensoleillement sur tout le site d’étude (intermédiaire entre hémihéliophile et héliophile). L’héliophilie attendue dans les zones 7 (PFL), 8 et 10 (ZC) n’est pas observée. 

Des semis insuffisamment tolérants aux perturbations in situ

L’évolution du système à court terme montre une diversité fonctionnelle élevée : sept stratégies de Grime sont observées à l’issue de 2011, contre seulement deux initialement observées dans les semis (figure 2). L’organisation spatiale de cette diversité est distincte de celle des zones aménagées par le constructeur (figure 2) : toutes les zones aménagées enregistrent à court terme, une dominance de la rudéralité, de la compétitivité et une régression de la tolérance au stress. Cette dernière stratégie reste néanmoins présente, mais associée à la compétitivité et à la rudéralité. La diversité fonctionnelle observée est maximale pour les zones 1 et 4 (ZD), 3 et 5 (ZBo). La diversification des stratégies observées est cohérente avec l’évolution stochastique d’un système pionnier, soumis à de multiples contraintes : faibles ressources trophiques et hydriques d’une part, perturbations physiques régulières et intenses (herbivorie, passage de véhicules motorisés) d’autre part. Les perturbations physiques régulières favorisent la colonisation du site par des espèces rudérales issues de la matrice paysagère, et  défavorisent, à court terme, l’installation des espèces semées, fortement tolérantes au stress mais faiblement tolérantes aux perturbations.

Conclusion et perspectives

Évaluer la création ex nihilo de systèmes écologiques n'est pas chose aisée. Notre approche, appliquée à l’évaluation d’un aménagement autoroutier, montre qu'en considérant les propriétés physicochimiques du biotope d’une part, et le couvert herbacé dans ses composantes de structure, de composition et de fonctionnement d’autre part, il est possible de rendre compte de la performance écologique de tels aménagements.

Dans l’étude de cas présentée, les propriétés pédologiques du système sont homogènes sur l’ensemble du site et ne sont pas en accord avec l’objectif du constructeur de faire évoluer, à long terme, le Mont-aux-Liens en une mosaïque d’habitats écologiquement contrastés. Ce constat est confirmé par l’étude des preferendums écologiques des zones aménagées.

L’évolution constatée de la végétation (augmentation de la richesse spécifique et origine du pool d'espèces) est fortement liée au contexte paysager environnant l’aménagement, ici un paysage de grandes cultures : la diversité spécifique observée trois ans après les travaux de mise en place est plus élevée qu’attendue et s’explique principalement par des apports d’espèces rudérales depuis l'extérieur du site.

Il ressort de cette analyse que la prise en compte des particularités locales (climat, pédologie, phytosociologie) des milieux réaménagés (dépendances vertes autoroutières, aménagements paysagers) devrait donc être systématiquement réalisée lors de la préparation des travaux de « végétalisation », afin de définir des objectifs en accord avec les caractéristiques stationnelles. Dans le cas du Mont-aux-Liens, l’analyse à court terme de la performance écologique a montré la nécessité de définir des mesures de réaffections (du sol et de la flore), soit pour atteindre les objectifs initiaux, soit pour en redéfinir de nouveaux

Pour citer cet article :

Référence électronique :
MAYRAND, Flavie ; MARAGE, Damien ; GILLIOT, Jean-Marc ; MICHELIN, Joël ; COQUET, Yves, Évaluer la performance écologique d’un aménagement autoroutier du point de vue de la biodiversité végétale,[online], Revue , , 7 p. . Disponible sur <URL : http://www.set-revue.fr/evaluer-la-performance-ecologique-dun-amenagement-autoroutier-du-point-de-vue-de-la-biodiversite> (consulté le 15/12/2017).

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