Ecologie de la restauration et lutte contre l'érosion par des végétations herbacées ou ligneuses en bassins versants torrentiels

Recherche

Nous menons des activités de recherche dans le domaine de l’écologie de la restauration appliquée aux milieux érodés de montagne, à l’interface avec le domaine des géosciences.

L’objectif est de mieux comprendre l’influence de la végétation et des ouvrages de génie biologique sur l’érosion hydrique de surface dans les milieux érodés de montagne, en particulier dans les bassins versants torrentiels et sur les berges des rivières. Pour cela, on étudie la structure, le fonctionnement et l’évolution de milieux restaurés de montagne, à diverses échelles et aux différents stades du processus de restauration. Les recherches portent sur l’étude de la dynamique des communautés végétales et son interaction avec la dynamique de l’érosion. L’une des finalités est de déterminer les limites de la végétation et des ouvrages de génie biologique dans la maîtrise de l’érosion.

Applications à la gestion

Ces recherches répondent à des besoins opérationnels de lutte contre l’érosion par utilisation du végétal dans les milieux de montagne. Elles présentent un caractère finalisé et visent à développer des méthodes et des outils d’ingénierie écologique et d’expertise pour le contrôle de l’érosion et la restauration des terrains érodés.

Axes de recherche

• Identification et performance d’espèces végétales, notamment des saules, pour la végétalisation de terrains érodés
• Rôle d’ouvrages de génie biologique dans le contrôle de l’érosion de versant, la stabilisation de berges de rivières, la lutte contre les espèces invasives, ainsi que la restauration écologique des milieux naturels et des sols érodés
• Influence de la végétation sur le contrôle de l'érosion et de la sédimentation dans les bassins versants torrentiels
• Modélisation spatio-temporelle des dynamiques végétales et érosives dans des milieux érodés restaurés

Principaux projets

• Plan Durance
  Étude pour l’utilisation innovante du génie biologique pour le contrôle de l’érosion et de la sédimentation dans les bassins versants du Bouinenc et de la Durance

L'objectif de ce projet est d’expérimenter le contrôle de l’érosion des versants de marnes noires et la sédimentation associée dans le bassin versant de la Durance. Cette action, qui rentre dans le cadre du Plan Durance multi-usages et répond aux orientations du Contrat de rivière Durance, doit permettre de définir une stratégie globale d’intervention, par génie biologique, pour la réhabilitation écologique des terrains érodés du bassin de la Durance. Elle doit également permettre de préciser les critères techniques, administratifs et économiques qui seront mis en œuvre lors sa programmation finale.

• Géni'Alp

Génie végétal en rivière de montagne

Ce projet Interreg Franco-Suisse a pour objet de développer et promouvoir les techniques de génie végétal en rivières de montagne ; de sensibiliser les acteurs à leur utilisation afin de favoriser une évolution des pratiques ; et de fournir des outils concrets aux gestionnaires de bassin versant et aux acteurs locaux.

http://www.geni-alp.org/

• AGéBio : Association française de génie biologique pour le contrôle de l'érosion des sols

• Nous sommes à l’initiative de la création en 2009 d’AGéBio, qui a pour but de :
• Promouvoir en France l’utilisation des techniques de génie biologique pour le contrôle de l’érosion des sols sur divers terrains d’application (bassins versants torrentiels, berges de rivières et de lacs, talus, zones pastorales et agricoles, pistes de ski…) et dans des contextes régionaux possédant leurs propres spécificités climatiques et socio-économiques
• Regrouper les chercheurs, praticiens et acteurs sociaux concernés par cette thématique
• Faire remonter les questions de terrain vers les chercheurs
• Assurer le transfert des connaissances des chercheurs vers les praticiens

http://www.agebio.org/

Thèses en cours

Capacités de régénération et de multiplication des espèces ligneuses utilisées ou potentiellement utilisables en génie végétal en fonction d’un gradient de stress hydrique (Catherine Lavaine)

Ce travail de thèse se place dans le champ de l’écologie de la restauration appliquée aux espèces utilisées en génie végétal dans les zones de montagne. Il a pour objectif de mieux comprendre les capacités de multiplication végétative des espèces utilisées dans un contexte de changement climatique. En effet, la multiplication végétative apparaît comme un des processus écologiques clé dans la réussite des ouvrages de génie végétal pour la lutte contre l’érosion. Mais l’importance et la quantification de ce processus dans la réalisation de ces ouvrages ont été jusque là peu étudiées. Par ailleurs, les changements climatiques en cours sur les deux majeures zones climatiques françaises présentes en zone de montagne (océanique tempérée et méditerranéenne), sont susceptibles d’avoir une influence sur le développement et la tenue des ouvrages de génie végétal. A l’aide d’expérimentations menées sur des espèces issues de ces deux zones climatiques, ce travail de thèse s’attachera à mieux comprendre comment les changements climatiques vont agir sur leurs capacités de reprise et de multiplication végétative. L’objectif finalisé qui découle de ce travail de thèse vise à construire des recommandations d’utilisation des espèces en fonction des contraintes climatiques rencontrées.

Biodiversité spécifique et fonctionnelle des berges de cours d'eau : caractérisation diachronique des ouvrages de protection de berges suivant un gradient de "naturalité" (Paul Cavaillé)

L’objectif général est de développer les connaissances sur les capacités d’accueil et de développement des biodiversités animales et végétales, spécifiques et fonctionnelles sur les berges de cours d’eau aménagées, notamment en comparaison avec les berges non remaniées, en prenant en compte la dynamique temporelle, la taille des cours d’eau et leur altitude. L’objectif est ainsi de comparer la biodiversité sur différents types de protections de berges sur un gradient de naturalité, depuis des ouvrages purement minéraux (de type enrochement), en passant par des ouvrages mixtes (associant matériel végétal et minéral), puis des ouvrages purement végétaux, jusqu’à des berges non aménagées (ou « semi-naturelles »). On abordera également l’aspect diachronique de l’accueil de la diversité lié aux phénomènes de successions végétales en fonction du rang du cours d’eau et de son altitude. Il s’agit d’étudier ces diversités taxonomiques animales et végétales sur le plan fonctionnel afin de mieux connaître le fonctionnement des écosystèmes qui se développent sur ces aménagements.
L’objectif finalisé de ce travail est de fournir des éléments de connaissance sur la structure et sur l’évolution spatiale et temporelles de la biodiversité de ces systèmes écologiques, afin de permettre au gestionnaire d’éclairer ses choix en termes d’aménagement. Grâce à ces outils prédictifs, les aménageurs pourront ainsi avoir une idée des impacts à court et long terme de leurs choix techniques en ce qui concerne les protections de berges de cours d’eau.

Interactions entre espèces invasives et communautés végétales des berges de cours d'eau : vers l'utilisation du génie écologique dans la lutte contre les Renouées asiatiques (Fanny Dommanget)

D’une part, ce projet s’intéresse aux effets de la communauté végétale sur les espèces invasives au travers de la compétition pour la lumière. Nous étudierons l’effet de la disponibilité en ressource lumineuse et de la biodiversité fonctionnelle sur le développement des renouées, in situ. Nous chercherons également à mettre en évidence le patron de croissance des Renouées en fonction de la lumière, par des expérimentations en conditions contrôlées.
Réciproquement, cette thèse étudiera les effets des espèces invasives sur la communauté végétale au travers du modèle "Saules – Renouées asiatiques". Cette deuxième partie s’inscrit dans la perspective de lutte contre les espèces invasives végétales par les ouvrages de génie écologique. Il s’agit ici d’étudier les capacités de développement et de domination des Saules, et réciproquement des Renouées, en situation de compétition. Les effets allélopathiques supposés des Renouées seront également étudiés afin d’anticiper les points de blocage écologiques potentiels à l’utilisation du génie végétal pour la lutte contre ces taxons invasifs.

Interactions entre diversité végétale fonctionnelle et régosols de ravines marneuses érodées en cours de réhabilitation écologique (Amandine Erktan)

Ce travail de thèse se place dans le domaine de l’écologie (fonctionnelle et de la restauration) à l’interface avec celui des géosciences.
L’objectif est de mieux comprendre l’efficacité de travaux de restauration des terrains érodés sur le long terme. L’attention est portée sur le rôle des communautés de plantes qui ont spontanément colonisé le milieu suite aux travaux de restauration. Je m’intéresse plus particulièrement aux interactions entre la biodiversité fonctionnelle de ces communautés végétales spontanées et les processus écologiques impliqués dans la restauration écologique de ravines marneuses érodées.  Je me concentre notamment sur trois processus écologiques clés dans la réhabilitation des sols érodés :

• le piégeage de sédiments,
• la stabilisation des sédiments piégés
• le développement d’interactions entre amas sédimentaires et plantes vers la constitution d’un véritable "système sol-plante ".

Par ailleurs, on se concentre sur l’étude de la biodiversité fonctionnelle des communautés, qui semble jouer un rôle plus fort dans les processus écosystémiques que la diversité spécifique. On s’intéresse donc préférentiellement à la diversité des formes morphologiques des plantes et non à la diversité spécifique en soi. Les résultats permettront de mieux comprendre, à l’échelle de communautés de plantes, quel peut être le rôle de la biodiversité fonctionnelle dans la restauration des terrains érodés.
In fine, ces résultats pourraient permettre de prédire la composition optimale d’une communauté pour restaurer des terrains érodés.

Composition de l'équipe