Le génie végétal se révèle une solution naturelle, efficace et durable pour lutter contre les problèmes d'érosion des berges. Comment ces techniques peuvent-elles s'appliquer aux berges de cours d’eau soumises à des sécheresses estivales ? Cet article se propose d’étudier les potentialités d'espèces ripicoles encore peu exploitées aujourd'hui, les Tamaricaceae, présentant des facultés spécifiques de résistance à la sécheresse tout en ayant des capacités de stabilisation des berges.

Le génie végétal, un savoir-faire encore à étayer sur les berges de rivière

Il est maintenant reconnu que l’érosion de berge de rivière est un processus naturel qui participe à la diversité des habitats et à l’équilibre hydromorphologique des cours d’eau (Piégay et al., 2005). De fait, la protection des berges contre l’érosion n’est recommandée que lorsque les milieux riverains  accueillent des infrastructures importantes que l’on ne peut pas déplacer ou pour lesquels les coûts de déplacement seraient disproportionnés par rapport aux gains environnementaux. Dans ce contexte, le génie végétal est aujourd’hui de plus en plus employé. Il peut soit se substituer au génie civil, soit être associé à celui-ci. On parle alors de techniques mixtes combinant matériaux minéraux, comme des enrochements, et végétaux vivants. Le génie végétal tire partie des aptitudes biologiques des plantes. Il offre ainsi des solutions techniques de lutte contre l’érosion qui sont durables et intégrées (Frossard et Évette, 2009). Le développement d’une couverture végétale dense et pérenne peut par exemple être une solution efficace pour fixer une zone érodée. En effet, la végétation s’oppose à l’érosion via différents processus, concourant notamment à un renforcement de la berge par les racines par effet d’ancrage (Lachat et al., 1994 ; Adam et al., 2008). Celles-ci créent un maillage dense et structuré, maintenant efficacement le substrat. Ces techniques procurent par ailleurs des bénéfices écologiques et sociétaux, permettant de préserver une biodiversité spécifique et fonctionnelle via le maintien d’un corridor écologique, tout en s’intégrant mieux dans le paysage que des ouvrages de génie civil.

Les techniques de génie végétal employées pour la protection des berges font largement appel à des ligneux capables de se reproduire à partir de sections de tiges (boutures, baguettes…). Ces techniques se sont largement diffusées au cours des années 1970 en Suisse, Autriche et Italie du Nord et un peu plus tardivement en France (Lachat et al., 1994). Parmi les espèces actuellement utilisées dans ce cadre, les saules occupent une place importante. Ces espèces sont en effet traditionnellement utilisées en raison de leur caractère pionnier qui leur confère une grande capacité à coloniser des milieux pauvres et ensoleillés et d’excellentes capacités de reprise au bouturage. De plus, elles présentent un fort ancrage, une grande souplesse de tiges, mais également une résistance à l’anoxie et à la submersion.

Cependant, deux problèmes se posent aujourd’hui quant à une diffusion plus large de ces techniques sur les berges des cours d’eau métropolitains :

  • la partie basse de ces ouvrages est souvent presque exclusivement constituée de  saules et à ce titre présente une faible diversité végétale (photo 1 ). Promouvoir d’autres espèces serait ainsi intéressant, à condition qu’elles puissent être utilisées selon les mêmes techniques (fascines, tressages, boutures…) ;
  • il est difficile d’appliquer ces techniques en utilisant des saules, plutôt inféodés à des milieux humides, dans des secteurs où les contraintes de xéricité sont plus fortes, notamment dans la zone méditerranéenne caractérisée par une sécheresse marquée durant la période végétative. Par ailleurs, dans d’autres régions où le génie végétal est largement appliqué, le changement climatique pourrait entraîner des sécheresses plus fortes, susceptibles d’affecter le matériel végétal, notamment les boutures dans leurs premiers stades de développement. La sécheresse durant les mois qui suivent l’installation des boutures est considérée comme l’un des principaux facteurs limitant le succès de ces techniques. Aussi paradoxal que cela puisse paraître, les berges des cours d’eau peuvent enregistrer une période de sécheresse, notamment en période estivale. Cette sécheresse est d’autant plus marquée que les sols composés de sédiments sont grossiers et filtrants. Les conditions de sécheresse estivale vont alors dépendre du volume et de la fréquence des précipitations, de la position de la nappe phréatique et de sa fluctuation, mais aussi de la texture des sols. Dans ce contexte, la survie des individus, et donc la réussite de l’ouvrage, dépendent de la capacité des boutures à résister à la sécheresse. Les boutures doivent donc, soit posséder des capacités de résistance au stress hydrique, soit disposer d’une capacité de progression du front racinaire qui leur permettent d’atteindre rapidement la nappe phréatique.

L’objectif est donc d’étudier des espèces ripicoles encore peu exploitées présentant des facultés potentielles de résistance à la sécheresse tout en ayant des capacités de stabilisation des berges et de reprise au bouturage proches de celles des saules. Ces aptitudes semblent caractériser notamment les Tamaricaceae. Cette étude propose donc de passer en revue les caractéristiques communes de ces deux groupes d’espèces, mais également d’aborder leur résistance spécifique à la sécheresse.

Quelques éléments d’écologie concernant les Tamaricaceae de France…

En France, les Tamaricaceae autochtones sont représentées essentiellement par Tamarix gallica et Myricaria germanica.

Ces deux espèces se rencontrent sur des sols généralement constitués de matériaux grossiers et pauvres en matière organique tels que ceux trouvés sur les bancs gravelo-sableux du bord des cours d’eau, T. gallica affectionnant en plus les sols argileux et quelquefois salés. La présence d’une nappe phréatique n’est pas une condition obligatoire à leur survie car ce sont des espèces phréatophytes facultatives [1]. De plus, ces espèces héliophiles ont une reproduction sexuée et végétative très efficace avec une importante production de graines et un fort taux de réussite à la germination et au bouturage.

Les distributions géographiques de ces deux espèces ne se recouvrent pas totalement : M. germanica est plutôt une espèce alpine, même si on la retrouve assez bas dans la vallée de la Durance, tandis que T. gallica reste inféodée au milieu méditerranéen (avec une remontée dans la vallée du Rhône) et à la façade atlantique.

M. germanica ne peut se maintenir dans son habitat, principalement les marges des rivières en tresses des Alpes, que si la dynamique fluviale est active (alternance de mises en mouvement et de dépôts de sédiments lors des crues). En effet, la concurrence des saules et autres espèces associées pour l’accès à la lumière lui est défavorable du fait de sa plus petite taille. Cette espèce aura donc tendance à disparaitre sur les marges de cours d’eau lorsque le renouvellement des formes fluviales est limité. Enfin, les fourrés de T. gallica peuvent remplacer les saulaies lorsque la chaleur et la sécheresse sont fortes, sur des sols pauvres et soumis à des arrivées d’eau salée et/ou polluée.

Dans le présent article, nous décrivons les caractéristiques écologiques et biologiques de ces espèces et leur intérêt pour le génie végétal. Ce travail est illustré par le résultat d’expérimentations ex situ et in situ menées par le Cemagref. Quelques recommandations sont également préconisées quant aux modalités pratiques d’utilisation de ces espèces en génie végétal.

De l’utilisation des Tamaricaceae en génie végétal

Actuellement, l’usage des Tamaricaceae en génie végétal (comme Tamarix gallica, aphylla ou chinensis) concerne surtout la lutte contre l’érosion éolienne. Ils sont utilisés comme brise-vent et fixateurs de dunes au Maghreb et en Chine pour contrôler la désertification. Certaines espèces de Tamaricaceae ont même été identifiées comme des espèces-clé pour résoudre ces problèmes.

Leur utilisation en génie végétal sur les bords des cours d’eau reste anecdotique. Les Tamaricaceae sont pourtant présentés dans certains guides techniques, tels que ceux de Schiechtl (Schiechtl, 1980) et Sauli et al. (Sauli et al., 2006) et ont été implantés sur quelques ouvrages en Italie et en Espagne.

Sur le continent américain et en Australie, l’introduction d’espèces allochtones du genre Tamarix a conduit à une modification des écosystèmes riverains, les espèces locales étant incapables de réagir face aux capacités de régénération et de résistance aux stress de ces espèces. Ces Tamarix ont dès lors été considérés comme invasifs dans ces milieux. A contrario, Tamarix gallica et Myricaria germanica sont des espèces autochtones sur le territoire métropolitain français et pour lesquelles on ne rencontre pas de problème d’invasibilité [2]. M. germanica, autrefois plus répandu, est même en régression à l’échelle alpine, du fait de la rectification de nombreux cours d’eau.

Pourquoi utiliser de telles espèces en génie végétal ?

Ces espèces pourraient être à même de mieux résister que les saules à la sécheresse du fait de leur faible surface d’évapotranspiration résultant de la disposition en écailles de leurs feuilles. Présents en zone méditerranéenne, les Tamaricaceae sont pour la plupart phréatophytes facultatifs, ce qui leur confère une grande résistance à la sécheresse ainsi qu’une meilleure efficacité pour capter l’eau des sols que leurs espèces compagnes (saules et peupliers). Les Tamarix et les Myricaria s’alimentent ainsi dans la nappe, mais également dans le compartiment non saturé du sol. Ils peuvent passer d’une alimentation à une autre sans dommages. Cette faculté à optimiser l’utilisation de la ressource en eau permet de minimiser le stress hydrique. L’architecture et la production de biomasse racinaire en elles-mêmes sont également particulièrement tournées vers l’acquisition de ressources chez les Tamaricaceae (encadré 1 et photo 2). En effet, les racines latérales des Tamarix servant à capter l’eau sont extrêmement abondantes et étalées au voisinage de la nappe phréatique. L’extension latérale des racines dépasse souvent de quatre à sept mètres le diamètre de la couronne de l’arbre chez T. euphratica. Ceci permet à ces plantes de faire face aux fréquents dessèchements des couches supérieures du sol. En cas de sécheresse due à un abaissement phréatique, tous les Tamarix émettent rapidement un grand nombre de racines en direction de la nappe afin de pallier le manque d’eau tout en prospectant dans la zone non saturée. L’augmentation de biomasse racinaire permet ainsi aux individus de retrouver la nappe avant la fin de la période de sécheresse. Cela est possible grâce à une stratégie d’investissement des ressources dans l’appareil racinaire en cas de sécheresse (encadré 2, photo 3 , photo 4 et photo 5 ). De plus, chez les Tamarix, les mouvements d’eau sont compartimentés au sein de la plante en secteurs indépendants les uns des autres et chaque racine n’irrigue ainsi qu’une seule partie du houppier. Lorsqu’une racine desséchée meurt, cela n’affecte qu’un seul secteur de la partie aérienne. Les Tamarix peuvent également coloniser des secteurs présentant une nappe phréatique profonde. Des propagations racinaires verticales de plus de dix mètres, ont ainsi été observées. Cette profondeur racinaire leur permet également de ne pas entrer en concurrence avec d’autres espèces pour l’eau de subsurface.

 

Enfin, une résistance à l’anoxie (sol saturé) et à l’inondation (submersion) est également essentielle pour les espèces de bord de cours d’eau. Les Tamarix se développent bien dans les sols saturés en eau et ils supportent une submersion totale prolongée qui peut aller jusqu’à deux mois pour les Myricaria. Ces derniers exigent même des inondations périodiques pour se reproduire par voie sexuée.

Par ailleurs les Tamaricaceae résistent remarquablement bien aux contraintes mécaniques. En effet, elles sont extrêmement résistantes aux forces d’arrachement exercées par le cours d’eau grâce à des racines principales profondes. Il en va de même pour M. germanica qui s’oppose à l’érosion grâce à son puissant système racinaire  (photo 3 et photo 4 , encadré 1 ). Chez les Tamaricaceae, le rapport entre biomasses aérienne et souterraine est plus en faveur des racines que chez le saule (encadré 2). Cette caractéristique leur confère ainsi un fort ancrage en berge et une moindre exposition de l’appareil aérien aux écoulements de surface.

Les Tamarix présentent une structure racinaire très spécifique. Parmi les espèces  méditerranéennes, ils disposent d’une des plus grandes densités de racines de petite et moyenne taille dans les vingt premiers centimètres du sol ; ils peuvent ainsi protéger efficacement le sol. Ces espèces possèdent par ailleurs une cinétique de croissance aérienne très forte. À titre d’exemple, certains Tamarix invasifs observés aux États-Unis, produisent deux à trois fois plus de biomasse que les saules indigènes. Toutefois, de telles différences ne semblent pas observées en Europe, même si la production de biomasse du Tamarix reste importante (encadré 1). La souplesse des tiges leur permet de se coucher en cas de crue, et d’assurer une protection des sols par effet « tapis ». Cela assure également un effet « peigne » qui, en ralentissant le courant, favorise le dépôt de sédiments, ce qui minimise le risque d’arrachage par le courant. Ces mécanismes de protection seraient d’ailleurs plus efficaces que ceux observés chez les saules du fait de la morphologie foliaire des Tamaricaceae. Ils survivent aisément au recouvrement sédimentaire lors des crues en émettant des racines adventives [3], à partir de tiges ensevelies pour T. gallica, et en développant des tiges à partir du collet pour M. germanica.

T. gallica et M. germanica ont en outre un comportement pionnier, ce qui leur permet de s’adapter à la plupart des perturbations naturelles (inondation, sécheresse, incendie…). Ils se régénèrent très facilement et rapidement par bouturage de tiges. M. germanica présente cependant quelques difficultés à reprendre en cas de sécheresse estivale précoce (encadré 3).

La résistance au sel est commune à tous les Tamarix, que les sels soient présents dans le sol ou dans la nappe phréatique. Si cette capacité s’avère rarement utile en génie végétal, elle peut cependant permettre de réaliser des ouvrages sur sol salin comme la fixation de dunes et ainsi contrer l’érosion, améliorer les sols et revégétaliser ces zones. De plus, leur capacité à accumuler du sel dans leurs tissus permet aux Tamarix de résister à la sécheresse et d’extraire plus facilement de l’eau des zones insaturées par rapport aux peupliers et saules.

Les Tamarix sont par ailleurs remarquablement résistants à certains pathogènes comme les champignons lignicoles du genre Armillaria, responsables de la pourriture fibreuse chez de nombreuses espèces de ligneux (Bean, 1981).

Certaines aptitudes biologiques et mécaniques, telles qu’un développement rapide, une reprise au bouturage élevée, une résistance à l’anoxie et à la traction, sont considérées comme indispensables pour une utilisation en génie végétal. Elles ont été déjà décrites chez les Tamaricaceae. Cependant, aucune étude comparant les deux espèces de Tamaricaceae français avec le saule, que l’on peut considérer comme le taxon de référence en génie végétal, n’a encore été effectuée. Le Cemagref a mené des expérimentations, en jardin expérimental (photo 5) et en grandeur nature (photo 2), sur le taux de survie au bouturage ainsi que les productions de biomasses aériennes et racinaires de boutures de T. gallica et M. germanica sous différentes conditions de sécheresse. Les résultats de cette étude sont présentés sous forme d’encadrés (encadré 1, encadré 2 et encadré 3 ).

Comment utiliser les Tamaricacae en génie végétal ?

Modalités d’utilisation 

Il existe peu d’informations sur les modalités d’utilisation des boutures de Tamaricaceae en génie végétal. Quelques prescriptions techniques existent toutefois. Certains préconisent ainsi de planter les boutures de T. gallica à 45 cm les unes des autres (Arizpe et al., 2009) et de les irriguer les cinq premiers jours (Schiechtl, 1980). Étant donné que leur structure ligneuse est proche de celle des saules en termes de diamètre et de longueur de branches, les Tamarix peuvent être utilisés dans les mêmes types d’ouvrages que les saules, qu’il s’agisse de fascines vivantes, de boutures ou de couches de branches à rejets. Cependant, la répartition habituelle de T. gallica dans les plaines méditerranéennes conditionne son utilisation en deçà de 400 m d’altitude.

Concernant M. germanica, Staffler (Staffler, 1999) préconise une longueur minimale des boutures de 25 cm. Les tiges fines et fragiles de la plante ne permettent pas de l’utiliser autrement que sous forme de boutures individuelles ou de lits de boutures. Sa croissance étant plus lente que celle des autres espèces (encadré 1), M. germanica doit être planté plus densément sur les ouvrages. Enfin, sa faible compétition pour la lumière le destine plutôt à des zones très perturbées, telles que les bas de berge de rivières dynamiques soumises à de fortes contraintes érosives, où les ligneux ayant un port plus élevé ne peuvent se maintenir. On pourrait aussi implanter M. germanica sous forme de boutures groupées de manière à créer des  bosquets ou des zones homogènes, afin de limiter la compétition pour la lumière  avec les saules ou les autres espèces de ligneux.

Les capacités de résistance à la sécheresse et aux inondations de T. gallica permettent de le préconiser sur toute la hauteur de la berge. Par contre, M. germanica est plutôt à privilégier sur les parties basses, en raison de son faible taux de reprise en cas de sécheresse précoce et de ses médiocres capacités compétitives.

Les Tamaricaceae sont sources de diversité

Ces espèces peuvent non seulement contribuer à améliorer la résistance des ouvrages à la sécheresse, mais leur association avec des saules peut en plus permettre d’accroître l’efficacité technique d’un ouvrage. En effet, la mixité racinaire résultant de la présence d’un plus grand nombre d’espèces augmente la cohésion du sol. Une combinaison de réseaux racinaires peu profonds mais denses et de racines grossières pénétrant profondément dans le sol pourrait être une solution efficace pour contrôler l’érosion d’après certains auteurs. L’apport de ces espèces permettrait également une meilleure diversification des formes aériennes. Körner et Spehn ont ainsi montré qu’une combinaison de différentes formes de végétation est plus efficace pour le maintien de talus qu’une formation uniforme avec peu d’espèces (Körner et al., 2002). On peut raisonnablement supposer qu’il en est de même sur les ouvrages de génie végétal.

Les capacités des Tamaricaceae à s’installer dans des milieux variés ainsi que la variété des techniques auxquelles ils peuvent être intégrés pourrait conduire les opérateurs à les utiliser dans la plupart des milieux riverains en complément des saules.

La biodiversité observée sur certains ouvrages de génie végétal est parfois réduite. Aussi, l’utilisation des Tamaricaceae permettrait de diversifier un peu plus les ouvrages et notamment les bas de berges lorsqu’ils sont uniquement constitués de saules. Les Tamaricaceae sont également connus pour constituer des sites de nidification prisés par l’avifaune et de nourrissage pour certains insectes ; leur introduction contribuerait à améliorer les capacités d’accueil de ces milieux et donc leur biodiversité.

Au-delà de ces aptitudes, il est probable que ces espèces aient d’autres atouts permettant de les préconiser dans une logique multifonctionnelle. En Chine ou au Maghreb, elles sont aussi utilisées pour rendre cultivables des terres salines ou réhabiliter des terres polluées par des métaux lourds. Les Tamaricaceae pourraient ainsi à la fois stabiliser les berges en complément des saules, augmenter la biodiversité des ouvrages et contribuer à améliorer la qualité des sols et de l’eau. 

Conclusion et perspectives

Les Tamaricaceae présentent de nombreux atouts pour une utilisation en génie végétal. Elles assurent aux ouvrages un excellent ancrage, un taux de réussite plus élevé en cas de sécheresse, une diversité structurelle aérienne et souterraine accrue et parfois une richesse spécifique plus importante. De plus, l’usage d’espèces résistantes à la sécheresse permet de limiter les arrosages à la suite des travaux. L’utilisation de T. gallica apparaît particulièrement prometteuse pour le génie végétal en milieu méditerranéen, où ces techniques sont plus rarement mises en œuvre du fait de l’impact des sécheresses estivales sur les jeunes boutures.

En ce qui concerne Myricaria germanica, celle-ci étant encore peu répandue, il est encore difficile de disposer de boutures à des coûts raisonnables, ce qui rend son usage en génie végétal encore assez peu fréquent. Cette espèce a néanmoins été utilisée en 2011 dans des chantiers expérimentaux en Haute-Savoie dans le cadre du projet européen Géni’Alp (http://www.geni-alp.org/).

 

 


 

 

[1] Un phréatophyte est une espèce s’approvisionnant en eau principalement à partir de la nappe phréatique. Un phréatophyte facultatif puise également l’eau provenant  d’autres compartiments et peut donc s’installer dans des secteurs ne disposant pas d’une nappe phréatique.

 [2]  Potentiel pour une espèce envahissante exogène à devenir invasive dans un milieu donné.

 [3] Racines apparaissant directement sur la tige.

Pour citer cet article :

Référence électronique :
LAVAINE, Catherine ; ÉVETTE, André ; PIÉGAY, Hervé ; LACHAT, Bernard ; BRAHIC, Patrice, Les Tamaricaceae en génie végétal, Revue Science Eaux & Territoires, article hors-série, 9 p., 01/01/2011, disponible en ligne sur <URL : http://www.set-revue.fr/les-tamaricaceae-en-genie-vegetal> (consulté le 21/08/2019), DOI : 10.14758/SET-REVUE.2011.HS.04.

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