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Dynamiques végétales et érosion hydrique sur les marnes dans les Alpes françaises du Sud

Vegetation dynamics and water erosion on marls in the French Southern Alps
Marianne Cohen et Freddy Rey
p. 31-44

Résumés

La persistance de l'activité érosive dans les Alpes françaises du Sud, malgré la dynamique progressive de la végétation, nous a conduit, pour mieux comprendre ce paradoxe, à tenter de rapprocher des observations et des mesures de la végétation et de l'érosion en utilisant un système d'échelles emboîtées. La comparaison des résultats obtenus dans les Baronnies méridionales (Val de la Méouge) et les Préalpes de Digne (région de Draix) permet d'envisager le rôle respectif de différents facteurs, d'ordre naturel (sensibilité des marnes) ou anthropique (déprise, forêts de protection). À l'échelle régionale et d'après la photo-interprétation diachronique du Val de la Méouge intégrée dans un SIG, la progression de la végétation entre 1948 et 1991 affecte le quart de la zone étudiée, dont 5 % dus à des plantations RTM tandis que les surfaces dépourvues de végétation diminuent de 40 % pendant la même période. Ces tendances sont observées de façon analogue quel que soit le substrat. Dans les Préalpes de Digne, les résultats d'études antérieures menées sur trois bassins versants présentaient une progression plus marquée, du fait du rôle accru des plantations de pins noirs et de l'absence d'activité agricole. À l'échelle des bassins versants de l'ordre du kilomètre carré, les mesures d'érosion effectuées dans les deux régions indiquent des processus d'érosion actifs, d'intensité variable selon la résistance des faciès marneux dans les Baronnies. D'après les relevés de végétation réalisés le long de certains bassins, on note la coexistence d'une activité localisée de l'érosion et d'une couverture végétale pouvant atteindre 70 % sur les interfluves et sur les versants des ravines. Qu'elle soit spontanée ou qu'elle résulte d'une campagne de plantation la végétation présente, par ailleurs, une tendance à la colonisation progressive des terrains érodés. À l'échelle des ravines de moins d'un hectare et de leurs versants, les résultats obtenus dans les deux régions mettent en lumière le rôle prépondérant de la végétation dans les lits de ravines dans la diminution du transit de débris vers l'aval et de la vitesse de propagation de l'érosion régressive vers l'amont. Ceci se solde par une diminution globale du taux d'érosion.

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Notes de la rédaction

Remerciements
Notre article s'appuie sur plusieurs travaux d'étudiants de maîtrise de géographie physique de l'université Paris 7 : Bommel P. (1998), Casagrande A. (2001), Dufau B. (2004), El Fassi Fihri K. (2001), Miton P. (2004) et Rousseau C. (2001). Nous remercions également tous les relecteurs et les rédacteurs pour leurs suggestions et critiques qui ont contribué à améliorer le manuscrit.

Texte intégral

Introduction

1Le rôle modérateur que joue la végétation dans les manifestations de l'érosion hydrique et dans les instabilités de versant sur substrat marneux a déjà été mis en évidence. Ce rôle peut être direct, la végétation faisant obstacle au ruissellement et protégeant les sols (Snelder et Bryan, 1995 ; Morgan et al., 1997 ; Bochet et al., 1998 ; Cerdá, 1999 ; Martinez-Mena et al., 1999 ; Richard et Mathys, 1999 ; Descroix et Gautier, 2002). Il peut également être indirect, le couvert végétal assurant une amélioration du bilan hydrique et des propriétés physiques du sol (Dunne et al., 1991 ; Bergkamp et al., 1996 ; Solé-Benet et al., 1997 ; Cerdá, 1998). Il dépend aussi du stade de développement de la végétation (Rovéra et al., 1999). Toutefois, la persistance de l'activité érosive dans les Alpes françaises du Sud, responsable notamment de l'envasement de retenues hydroélectriques ou d'irrigation (Brochot et Meunier, 1993 ; Balland et al., 2002), malgré la dynamique progressive de la végétation liée à la déprise et aux reboisements (Descroix, 1998 ; Vallauri, 1997), amène à s'interroger sur ce paradoxe.

2L'hypothèse d'un décalage scalaire entre ces deux dynamiques conduit à traiter cette question à trois échelles et à évaluer les possibilités et les limites d'une régionalisation des observations stationnelles. L'échelle régionale correspond à une unité morpho–structurale d'ordre déca-kilométrique. En contexte torrentiel montagnard, l'échelle du bassin versant se réfère à une zone drainée par un réseau hydrographique hiérarchisé (Brochot et Meunier, 1996), dont la surface est de l'ordre de plusieurs dizaines à plusieurs centaines d'hectares. La ravine correspond à une surface drainée par un ruisseau et inférieure à un hectare. Elle est définie par sa forme générale en V dépassant un mètre de profondeur. Elle est qualifiée d'irréversible si elle est trop développée pour pouvoir disparaître sous l'effet d'un quelconque comblement par des sédiments (Poncet, 1995). Le découpage d'un bassin versant en ravines est important car les processus érosifs varient en fonction des échelles spatiales (Trimble, 1990 ; Delannoy et Rovéra, 1996 ; Pick up et Chewings, 1996).

Fig. 1 – Localisation des sites étudiés.
Fig. 1 – Location map of studied areas.

Fig. 1 – Localisation des sites étudiés.Fig. 1 – Location map of studied areas.

3La comparaison de deux régions françaises, le Val de la Méouge dans les Baronnies méridionales et la région de Draix dans les Préalpes de Digne, permet d'envisager le rôle respectif de différents facteurs, qu'ils soient naturels ou humains. Ces deux régions, localisées de part et d'autre de la vallée de la Durance (fig. 1), présentent certains caractères favorables à l'érosion hydrique, notamment de larges affleurements marneux en partie non végétalisés. Toutefois, des pluies intenses plus fréquentes (seuil de 100 mm/h atteint de 2 à 5 fois dans les stations des Baronnies, de 0 à 1 fois dans celles des Préalpes de Digne, sur 582 journées de pluies supérieures à 10 mm : Alexandre et Lecompte, 2001) et une vitesse d'érosion supérieure (Baronnies méridionales, 10 à 35 mm/an, Préalpes de Draix, 10 à 15 mm/an : Lecompte et al., 1998) laissent supposer une sensibilité plus importante des Baronnies méridionales à l'érosion hydrique. Dans les Préalpes de Digne, les substrats sont essentiellement constitués de marnes noires de l'Oxfordien. Dans les Baronnies méridionales, ils sont plus diversifiés (marnes grises du Cénomanien, marnes bleues du Gargasien, marnes noires de l'Oxfordien : fig. 2 A) et plus sensibles à l'érosion (le faciès local de l'Oxfordien est moins riche en carbonates que dans la région de Draix : Lecompte et al., 1998). Les Baronnies méridionales, où l'agriculture et l'élevage sont encore des activités importantes malgré une tendance à la déprise, ont été peu et récemment (années 1970) reboisées, les plantations des services de Restauration des Terrains en Montagne (RTM) étant plus anciennes (plus de 100 ans) et fréquentes dans les Préalpes de Digne.

Fig. 2 – Le Val de la Méouge.
Fig. 2 – The Meouge valley.

Fig. 2 – Le Val de la Méouge. Fig. 2 – The Meouge valley.
A) Carte de localisation. 1 : marnes noires oxfordiennes ; 2 : marnes bleues gargasiennes ; 3 : marnes grises cénomaniennes ; 4 : calcaires ; 5 : transects. B) Évolution de l'occupation du sol (1948–1991). 1 : cultures ; 2 : abandon cultural ; 3 : remise en culture ; 4 : landes et pelouses ; 5 : plantations de pins noirs ; 6 : forêts spontanées (feuillus et/ou résineux) ; 7 : régression forestière ; 8 : progression forestière ; * lacune de la couverture photographique en 1948.
A) Location map. 1 : Oxfordian black marls ; 2 : Gargasian black marls ; 3 : Cenomanian grey marls ; 4 : limestone ; 5 : transects. B) Land use evolution (1948–1991). 1 : crops ; 2 : fallow ; 3 : crops ; 4 : moor and grassland ; 5 : pine plantations ; 6 : spontaneous forest ; 7 : regression of forest cover ; 8 : progression of forest cover ; * missing 1948 photographs.

4Cet article a pour objectif de mettre en perspective les résultats obtenus à différentes échelles spatiales dans ces deux régions, et en particulier de confronter les observations et les mesures de l'érosion hydrique d'une part et celles de la végétation et de sa dynamique d'autre part, afin de mieux comprendre leurs interactions. Enfin, l'étude vise à vérifier la pertinence d'une régionalisation de l'érosion via des indicateurs végétaux.

Les méthodes mises en œuvre

5À l'échelle régionale, dans les Baronnies méridionales, des études de photo-interprétation diachronique ont été réalisées dans le Val de la Méouge sur une surface d'environ 79 km2 (fig. 1, fig. 2 A). Parmi plusieurs missions disponibles, les photographies aériennes de 1948 (1/30000e, panchromatique) et celles de 1991 (1/17000e, infra-rouge fausses couleurs) ont été scannées à des résolutions permettant d'homogénéiser leurs échelles (taille du pixel 1 m, permettant d'individualiser les arbres ou de gros arbustes isolés), ortho-rectifiées et intégrées dans un Système d'Information Géographique (SIG). L'intervalle de temps d'une quarantaine d'années entre les prises de vues met en évidence les conséquences de la déprise agro-pastorale et des opérations de reboisement. Trois types de zonages sur écran ont été effectués. Le premier, effectué aux deux dates, décrit les unités de paysage au moyen de quatre critères : 1) le taux de recouvrement des strates arborée, arbustive et herbacée (à 5 % près) ; 2) les essences forestières dominantes (feuillus ou résineux) ; 3) l'occupation du sol : cultures, forêts et plantations au-delà de 50 % de recouvrement des ligneux hauts, landes et pelouses en deçà (Godron et al., 1983) ; 4) la densité (forte, moyenne ou faible) du réseau de drainage (Lecompte et al., 2005). Le deuxième type de zonage délimite les surfaces dépourvues de végétation aux deux dates. Le troisième circonscrit les bassins versants où sont observées des ravines dénudées, incisées dans des marnes, dont ceux pour lesquels on dispose déjà de mesures de l'érosion (Buttes de Chassenaye et Gonson, Izon-la-Bruisse, Ravin de Grosse Pierre, Voluy : fig. 2 A). D'autres couches d'information extraites des cartes topographique et géologique sont également intégrées dans ce SIG. Ces couches peuvent être combinées entre elles, pour confronter, par la carte ou par des calculs de surfaces, deux dates (ex. fig. 2 B ; Lecompte et al., 2005) ou deux thèmes (par exemple végétation et géologie : tab. 1).

Tableau 1 – Évolution de l'occupation du sol entre 1948 et 1991 (en %) : répartition générale, et selon la lithologie.
Table 1 – Land use evolution (in %) between 1948 and 1991 depending on rock type.

Tableau 1 – Évolution de l'occupation du sol entre 1948 et 1991 (en %) : répartition générale, et selon la lithologie.Table 1 – Land use evolution (in %) between 1948 and 1991 depending on rock type.

6Dans la région de Draix (fig. 1), la photo-interprétation diachronique des paysages végétaux (1948-1995) a été faite sur trois bassins versants expérimentaux du Cemagref, dont certains reboisés en pins noirs (Saignon : 400 ha, Brusquet : 108 ha, Laval : 86 ha cf. Vallauri, 1997). Si les méthodes sont comparables avec celles qui ont été employées dans les Baronnies, les surfaces étudiées sont bien moindres (5,9 km2 au lieu de 79 km2). À l'échelle régionale (ensemble de la Haute Provence), ce même auteur a comparé, par des matrices de points, des cartes établies à diverses époques (carte de Cassini, celles de la végétation 1965 et 1972 et cartes IGN récentes), afin de cerner les évolutions des paysages forestiers depuis le xviiie siècle. Les discordances d'échelle et de méthode d'analyse limitent les rapprochements des résultats obtenus dans les bassins expérimentaux du Cemagref, en Haute Provence et dans le Val de la Méouge.

7À l'échelle de bassins versants dont la surface est comprise entre 1 et 100 ha (tab. 2), la mise en place de barrages et de plages de dépôt aux exutoires ont permis de mesurer les transits de sédiments sur deux à trois années dans les Préalpes de Digne (Olivier, 2000 ; Mathys et al., 2003). Dans les Baronnies méridionales, entre 1990 et 1994, des réseaux de piquets (Lecompte et al., 1998) ont été placés dans les secteurs les plus dénudés de bassins versants comportant des affleurements marneux. Ils ont été associés à un suivi de la bordure végétale des ravines (Cohen, 1998) selon la méthode proposée par A.M. harvey (1987). Les sites d'étude ont été répartis sur les trois principaux faciès de marnes (Cénomanien : Gonson et Chassenaye, Oxfordien : Grosse Pierre, Gargasien : Voluy ; fig. 2 A). Le point commun de ces sites est de permettre d'établir des bilans exprimés en millimètres d'ablation annuelle de sédiments et d'être considérés comme des unités fonctionnelles. Seule la méthode mise en œuvre dans les Préalpes de Draix permet de mesurer le transit global du bassin versant en tonnes/ha (tab. 2).

Tableau 2 – Bilan d'érosion dans les stations expérimentales des Baronnies et des Préalpes de Digne.
Table 2 – Sediment budget in experimental plots in the Baronnies and in the Subalpine ranges of Digne.

Tableau 2 – Bilan d'érosion dans les stations expérimentales des Baronnies et des Préalpes de Digne.Table 2 – Sediment budget in experimental plots in the Baronnies and in the Subalpine ranges of Digne.
et al.

Fig. 3 – Taux de recouvrement cumulés des végétaux le long du Ravin des Limites.
Fig. 3 – Species cover along the Ravin des Limites.

Fig. 3 – Taux de recouvrement cumulés des végétaux le long du Ravin des Limites. Fig. 3 – Species cover along the Ravin des Limites.
a : marnes cénomaniennes ; b : marnes calcaires cénomaniennes ; 1 : herbacées ; 2 : chaméphytes ; 3 : ligneux pionniers bas ; 4 : ligneux pionniers hauts ; 5 : ligneux post-pionniers nomades hauts.
a : Cenomanian marls ; b : Cenomanian marly limestone ; 1 : herbaceous cover ; 2 : scrub ; 3 : pioneer bushes ; 4 : pioneer trees ; 5 : mature trees.

8Dans chaque segment, matérialisé par un grand décamètre, un piquetage systématique de 50 points permet de noter les contacts entre les espèces herbacées dominantes et les états de la surface du sol (sol nu, présence de cailloux, couverture biologique constituée de litière ou de la base des touffes vivantes) puis de calculer leurs taux de recouvrement respectifs (Daget et Poisonnet, 1995 ; tab. 3 et tab. 4 ; fig. 3 et fig. 4). Les espèces peu contributives sont négligées par cette méthode. Sur le même décamètre, la projection des couronnes des arbres et arbustes permet de calculer les taux de recouvrement de chaque espèce. Sont notés pour chaque individu ligneux : la hauteur, l'âge des résineux et les perturbations du modèle de croissance (Cohen, 2002). La méthode permet de calculer le taux de recouvrement végétal herbacé et le taux de recouvrement global du sol (herbacées + ligneux : tab. 3).

Fig. 4 – Le Ravin des Limites : un gradient bio–rhexistasique.
Fig. 4 – Ravin des Limites : a bio–rhexistasic gradient.

Fig. 4 – Le Ravin des Limites : un gradient bio–rhexistasique.Fig. 4 – Ravin des Limites : a bio–rhexistasic gradient.
A) transect. B) segments
A) transect. B) segments.

9Les conséquences liées au décalage dans le temps entre les mesures d'érosion publiées par M. Lecompte et al. (1998) et nos relevés de végétation (environ 7 ans) sont évaluées en s'appuyant sur l'exemple des résineux pionniers. Neuf pins (pins noirs et pins sylvestres) d'âge inférieur ou égal à 7 ans ont poussé en position d'interfluve sur le transect du Ravin des Limites (segments 1 à 4, taux de recouvrement : 1,3 %) ; deux jeunes pins sylvestre sont observés sur le versant (segment 1 : 0,4 % de recouvrement) mais aucun n'est présent dans les talwegs. La dynamique végétale est donc assez lente, ce qui autorise un rapprochement prudent des résultats.

Tableau 3 – Couverture végétale le long de l'interfluve et des versants du Ravin des Limites.
Table 3 – Vegetation cover along the divide and slopes of the Ravin des Limites.

Tableau 3 – Couverture végétale le long de l'interfluve et des versants du Ravin des Limites.Table 3 – Vegetation cover along the divide and slopes of the Ravin des Limites.

10Dans la région de Draix, c'est au niveau du versant et de la ravine de surface inférieure à 1 ha que l'on cherche à caractériser l'intensité des processus de l'érosion hydrique en fonction d'un état de la végétation connu par un levé cartographique. L'objectif est en particulier d'étudier l'importance de la répartition spatiale de la végétation pour la maîtrise de l'érosion et de la sédimentation. Ainsi, pendant deux à trois ans, des mesures de piégeage local et de transit de sédiments ont été conduites dans 37 ravines incisées dans des marnes, comparables du point de vue géomorphologique et géologique, mais diverses quant à la localisation et la structure précise de la végétation (Rey et al., 2002a, 2002b) L'expérimentation porte sur le transit des débris mesuré à l'exutoire, donnée résultante de l'ensemble des processus se déroulant à l'intérieur de la ravine.

Les résultats

11À l'échelle régionale, les résultats de la photo-interprétation diachronique portant sur le Val de la Méouge montrent une tendance nette à la stabilité de l'occupation du sol (65,6 % des surfaces). Sur 26,7 % des surfaces, la végétation s'est densifiée. En particulier, 16,8 % des landes et pelouses de 1948 sont spontanément devenues des forêts en 1991, notamment sur les versants à l'ubac où le stress hydrique est moindre. Au moins 4,5 % ont été plantées en pins noirs dans les forêts domaniales (fig. 2 B), proportion analogue à celle qui est observée par P. Vallauri (1997) en Haute Provence (5 %). La régression de la couverture végétale est un phénomène marginal (7,6 % des surfaces) qui est largement lié à des remises en cultures de landes et pelouses situées en bas de versant (4,7 %, fig. 2 B). D'après un traitement dans un SIG, la reconquête spontanée de la végétation intéresse des surfaces comparables sur les substrats marneux (24, 7 %, tab. 1). Le poids des plantations est certes non négligeable dans cette progression (9,2 %), mais il est de même ordre que sur les substrats calcaires (8, 2 %, tab. 1).

12En l'absence de mesures remontant aux années 1950, l'évaluation de la dynamique de l'érosion hydrique entre 1948 et 1991 a fait appel à deux critères : la densité du réseau de drainage et les surfaces occupées par les sols nus. La densité du réseau de drainage est restée stable pour 54 % des surfaces, alors qu'elle a décrû sur 36 % et augmenté sur 9 %. La surface occupée par les sols nus a diminué d'environ 40 % (5,8 % en 1948, 3,5 % en 1991, chiffre proche des 2 % sur les zones marneuses dénudées du bassin de la Durance cf. Brochot & Meunier, 1993). La diminution des surfaces occupées par les sols nus est comparable dans les bassins versants comportant des affleurements marneux (-46 %) ; les surfaces dénudées y sont toutefois plus importantes que dans l'ensemble du Val de la Méouge (15,7 % en 1948, 8,4 % en 1991). Parmi les bassins où avaient été effectuées les mesures de l'érosion par M. Lecompte et al. (1998), certains sont représentatifs de cette tendance (Gonson, du fait d'une plantation en aval de la station de mesure ; Izon-la-Bruisse) ; d'autres ont connu une évolution moins favorable (Ravin des Limites, Voluy, Ravin de Grosse Pierre).

13Dans la région de Draix, la photo-interprétation diachronique faite par P. Vallauri (1997) porte sur trois bassins expérimentaux. La végétation du bassin du Brusquet, qui fut reboisé en pins noirs dès le xixe siècle, est restée stable entre 1948 et 1995. L'occupation du sol dans le bassin du Saignon, reboisé plus tardivement, est restée stable sur 46 % des surfaces ; elle a progressé sur 49 % (dont 14 % par plantation), et régressé sur 5 %. Dans le cas du bassin du Laval, non reboisé, l'occupation du sol est restée stable à 62 % ; sur 35 % des surfaces, la végétation a progressé spontanément, elle a régressé sur 3 %. Les études régionales réalisées par P. Vallauri (1997) ne renseignent pas sur la représentativité spatiale de ces trois bassins versants. Le bassin du Brusquet excepté, ces tendances sont toutefois assez proches de celles qui ont été notées dans le Val de la Méouge. La progression plus marquée observée par P. Vallauri s'expliquerait par le rôle accru des plantations et l'absence d'activité agricole. La portée de cette comparaison est toutefois limitée s'agissant de zones d'étude de tailles variables. Toutefois, la photographie aérienne ne permet d'observer ni l'existence d'une strate herbacée ou arbustive sous la canopée, ni l'éventuelle régénération des peuplements forestiers ou, au contraire, de possibles marques de l'érosion. Par ailleurs, on peut s'interroger sur l'interprétation à donner à certaines modifications observées d'une mission photographique à l'autre, comme l'extension de plages végétalisées au détriment des zones de sols nus, dans des bassins versants marneux (photo 1). Ces incertitudes ne peuvent être levées qu'à des échelles plus fines par des observations et des mesures.

Photo 1 – Photographies aériennes du Ravin des Limites en 1948 et 1996. 3S : station de mesure.
Photo 1 – Aerial photographs of the Ravin des Limites in 1948 and 1996. 3S : experimental plot.

Photo 1 – Photographies aériennes du Ravin des Limites en 1948 et 1996. 3S : station de mesure.Photo 1 – Aerial photographs of the Ravin des Limites in 1948 and 1996. 3S : experimental plot.

14À l'échelle de bassins versants d'une superficie de l'ordre de la centaine d'hectares, les résultats des mesures indiquent une érosion hydrique importante qui varie selon les caractéristiques physiques du milieu (topographie, pente, lithologie, pendage des couches cf. Descroix et Olivry, 2002 ; Maquaire et al., 2003). Rappelons quelques ordres de grandeur. Dans les Préalpes de Digne et plus précisément dans la région de Draix, les pertes en sédiments correspondent à une ablation équivalente du régolite marneux de 10 à 15 mm/an (Descroix, 1994 ; Mathys et al., 1996). Elles diminuent avec la réduction des surfaces de sol nu (tab. 2), mais les processus se poursuivent même en présence d'une couverture végétale couvrant le sol à 80 %. Dans les Baronnies, les pertes sont variables selon le type de marnes (tab. 2) et atteignent en moyenne 20 mm/an sur une période de trois ans (décembre 1991–décembre 1994), sans que les formes des ravines s'évasent (Lecompte et al., 1998). Le taux de recouvrement des zones dénudées dans les bassins versants en 1991 n'explique guère les différences d'épaisseur d'ablation (tab. 2) ; ce taux dépend en effet de la morphologie des ravines, qui diffère selon le type de marnes. Dans les marnes grises cénomaniennes, assez riches en carbonates, les réseaux ramifiés de ravines sont dénudés et peu incisés et l'ablation atteint 10 mm/an (photo 1). Dans les marnes noires d'âge oxfordien et gargasien, plus argileuses, les ravines sont localisées et profondes et l'ablation s'élève jusqu'à 20 à 30 mm/an.

15En bordure des ravines, la strate herbacée, dont la rhizosphère est désolidarisée du substrat par l'érosion régressive qui s'exerce sur les versants, glisse sans se déchirer vers l'aval, de 10 à 50 mm par an selon le type de marnes et la pente, sans être en phase avec l'évolution dans les ravines (Cohen, 1998). Cela pourrait éventuellement et en partie expliquer la régression des zones de sols nus que l'on observe sur les photographies aériennes espacées de plus de 40 années, dans les ravines où l'érosion est active (ex. 3S, photo 1).

16Les relevés de végétation effectués dans les Baronnies méridionales le long de bassins versants et sur les versants de ravines permettent de comparer deux sites sur la Butte de Chassenaye. Dans le bassin du Coquillon, récemment réhabilité (année 1972, fig. 2A), le boisement de pins noirs présente des caractères très différents selon l'état initial du terrain avant la plantation. En rive gauche, sur un sol initialement nu, la plantation s'étend sur 500 m (750 m en rive droite). Malgré l'absence de coupes d'éclaircie, déjà bien engagées en rive droite, la densité des pins est plus faible en rive gauche (moyenne 65 % sur interfluve, 32 % sur versants) qu'en rive droite (71 % sur interfluve, 52 % sur versants), de même que leur hauteur (moyenne des arbres plantés en 1972 sur interfluves et versants : 10,7 m en rive droite, 3,9 m en rive gauche). Les arbres présentent fréquemment des perturbations par rapport à leur modèle de croissance (53 % des sujets en moyenne, jusqu'à 80 % en haut de versant ; aucun en rive droite). Le sapement des berges déchausse les arbres à l'exutoire du ravin. La plantation n'a réussi que lorsqu'il existait préalablement une couverture herbacée et lorsque les processus érosifs étaient déjà atténués, en rive droite. Dans la région de Draix, F. Rey (2002) montre aussi l'efficacité optimale de la strate herbacée et arbustive, par rapport à la strate arborée, dans la diminution de l'érosion hydrique au sein des ravines. La végétation spontanée rend également compte de ces inégalités. La strate herbacée est plus dense sur les interfluves en rive droite (moyenne 73 %) qu'en rive gauche (moyenne 59 %), de même sur les versants (respectivement 47 % et 28 %). La richesse floristique est plus importante sur les versants en rive droite (moyenne 12,4 espèces) qu'en rive gauche (8) ; on trouve notamment le chêne pubescent (Quercus humilis) en sous-bois (absent en rive gauche), annonçant une possible relève des pins noirs, un indicateur favorable selon les forestiers (Vallauri, 1997).

17Dans un bassin inscrit dans des marnes en voie de reconquête végétale spontanée, constitué par le Ravin des Limites (segments 1 à 7) et un petit drain parallèle (seg. 3S, fig. 2A), on passe du stade herbacé à l'aval jusqu'à un stade forestier mature vers l'amont (fig. 3, tab. 4). Dans les secteurs de ravines les plus dénudées (segment 3 S), les mesures qui ont été faites par M. Lecompte et al. (1998) indiquaient une activité de l'érosion hydrique. D'après les relevés de végétation effectués sur ces affleurements marneux en position d'interfluves, le taux de couverture végétale (tab. 3) et le cortège floristique (tab. 4) ne se distinguent guère, la succession végétale pouvant même atteindre un stade post-pionnier, caractérisé par la coexistence du pin sylvestre et du chêne pubescent (seg. 3S, fig. 3, tab. 4). Les jeunes pins de moins de 7 ans (Pinus nigra et Pinus sylvestris), concentrés autour de ces zones et en aval (segments 1 à 4 : TR 1,3 %), témoignent de la lente avancée, depuis l'amont, de la lisière forestière. En revanche, le nombre d'espèces rencontrées (<10) et le taux de couverture biologique du sol (< 50 %) sont plus faibles que dans le reste du transect (seg. 3NP et 3S, tab. 3). Les secteurs pâturés (parcs à moutons) présentent des caractères plus favorables (3P : TR végétal 86 %, couverture biologique du sol 74 %, 20 espèces : tab. 3). En amont, sur substrat marno-calcaire, le pâturage a des conséquences comparables (seg. 4, tab. 3), à l'exception du taux de couverture végétale (segments 5NP et 5P, tab. 3).

Tableau 4 – Taux de recouvrement des principales espèces végétales sur les interfluves et les versants du Ravin des Limites (en %).
Table 4 – Dominant species-wise cover rate, in %, on the divide and slopes of the Ravin des Limites.

Tableau 4 – Taux de recouvrement des principales espèces végétales sur les interfluves et les versants du Ravin des Limites (en %).Table 4 – Dominant species-wise cover rate, in %, on the divide and slopes of the Ravin des Limites.
Achnatherum calamagrostisAphyllantes monspeliensisPinus sylvestris, Genista cinerea : et alet al.,

18Les résultats obtenus dans les Préalpes de Digne d'après l'étude de 37 ravines montrent que, pour des ravines de morphologie et de couverture végétale similaires, le transit de sédiments à la sortie peut être très différent (fig. 5 A et 5B ; Rey et al., 2002a). Une couverture végétale partielle peut suffire à réduire celui-ci considérablement, voire le stopper pour des ravines couvertes de végétation sur seulement 33 % de leur surface. Cela est essentiellement dû à la présence de barrières végétales disposées à l'aval et dans le lit et qui sont capables de piéger des sédiments érodés à l'amont (Rey et al., 2002b). La protection augmente avec la dynamique végétale ou diminue lors de pluies d'intensité supérieure à 30 mm/h, pluies qui engendrent un ruissellement concentré important pouvant déchausser les végétaux présents. Des transects de végétation montrent que des ravines les plus instables vers celles qui sont les plus stables, la proportion d'espèces pionnières (herbacées et sous-arbustes) diminue et celle d'espèces dryades, les ligneuses de la forêt mature, augmente (Lecompte et al., 2005).

Fig. 5 – Carte de la distribution de la végétation dans deux ravines incisées dans des marnes des Préalpes de Digne.
Fig. 5 – Map of vegetation distribution in two marls gullies in the Subalpine ranges of Digne.

Fig. 5 – Carte de la distribution de la végétation dans deux ravines incisées dans des marnes des Préalpes de Digne. Fig. 5 – Map of vegetation distribution in two marls gullies in the Subalpine ranges of Digne.
A) ravine inactive végétalisée à 53 % ; B) ravine active végétalisée à 57 %. 1 : couverture végétale basse sur le versant ; 2 : couverture végétale arborée sur le versant ; 3 : versant dénudé ; 4 : couverture végétale basse dans le lit ; 5 : couverture végétale arborée dans le lit ; 6 : lit dénudé.
A) No sediment yield, vegetation cover of 53% ; B) Sediment yield, vegetation cover of 57%. 1 : cover of low vegetation on gully slopes ; 2 : cover of high vegetation on gully slopes ; 3 : bare gully slopes ; 4 : cover of low vegetation on the gully floor ; 5 : tree cover in the gully floor ; 6 : bare gully floor.Article reçu le 26 janvier 2004, accepté le 17 janvier 2005

Discussion

19Le premier point de la discussion porte sur les divergences entre les résultats obtenus aux différentes échelles et leurs causes possibles. Les résultats obtenus à l'échelle locale permettent de discuter trois autres points : a) l'évaluation de l'efficacité des plantations dans la lutte contre l'érosion ; b) les indicateurs végétaux des interactions entre dynamique de la végétation et érosion, c) les relations entre la structure spatiale de la végétation et l'intensité de l'érosion.

20À l'échelle régionale, la tendance faiblement progressive de la dynamique végétale, sans influence notable de la lithologie, laisse penser à un contexte de biostasie (Erhart, 1967). Il en est de même à plus petite échelle dans les moyennes montagnes méditerranéennes françaises (Curt et Terrasson, 1999 ; Cohen, 2003), à la suite à la politique de reboisement et à la déprise pastorale. Ces résultats correspondent aux grandes tendances observées dans d'autres régions des Alpes du Sud (Descroix, 1998 ; Vallauri, 1997). Au contraire, les bilans d'érosion menés à l'échelle des bassins versants font prévaloir l'hypothèse d'un milieu à tendance rhexistasique, influencé par la lithologie et secondairement par l'état de la couverture végétale. Tant dans les Baronnies que dans la région de Digne, ce décalage apparaît avec les résultats de la photo-interprétation. Les caractères biologiques indicateurs de l'érosion active sont en effet très discrets comme le montrent les observations et les mesures de terrain de la végétation. Les photographies aériennes, telles qu'elles ont été exploitées, ne sont guère utiles à une régionalisation des mesures de l'érosion.

21À l'échelle locale, les résultats obtenus sur les deux terrains relativisent l'efficacité de la restauration écologique par la seule plantation de pins noirs pour lutter contre l'érosion, par rapport à l'importance de la strate herbacée. L'érosion peut d'ailleurs se produire dans des forêts spontanées de résineux (Orme, 1990). En général, les plantations ne sont efficaces que si elles sont réalisées sur des terrains stabilisés et meubles, c'est-à-dire sur des zones d'atterrissement, en amont d'ouvrages de génie biologique ou de génie civil (Rey et al., 2001). Ces préceptes, dans la continuité des recommandations des ingénieurs des services RTM (Vallauri, 1997) n'ont pas été bien appliqués dans le bois du Coquillon. Des pins noirs groupés, installés directement sur les flancs de ravines, peuvent toutefois jouer un rôle ponctuel de freinage de l'érosion (Rovéra et al., 1999).

22Les interactions spatiales entre dynamiques végétale et érosive sont illustrées par la coexistence d'une reconquête forestière spontanée, liée à la déprise pastorale, sur les topographies peu déclives (par ex des glacis), et d'une persistance des processus d'érosion hydrique dans les ravines qui les entaillent. Ceci a été observé dans l'exemple traité (Ravin des Limites) mais également sur des marnes oxfordiennes (sites d'Izon-la-Bruisse et Grosse Pierre, fig. 2A). Dans ce contexte biorhexistasique, parmi les espèces en compétition, certaines sont associées aux substrats mobiles (bauche : Brisse 1967), d'autres au stade herbacé dégradé (l'aphyllante, non caractéristique des milieux érodés d'après Guerrero-Campo et Montserrat-Marti, 2000), d'autres aux stades intermédiaires de la succession (ligneux pionniers : Lepart et Escarré, 1983). Ces derniers rencontrent sur ces terrains, certes mobiles, une faible concurrence pour l'établissement des semis (pins) ou des rejets (genêt cendré). Le chêne pubescent, que l'on pourrait qualifier de dryade du fait de sa présence dans des forêts anciennes (d'après la carte de Cassini), est aussi dynamique dans ce contexte.

23Outre la fréquence d'espèces, l'érosion hydrique favorise certains ports proéminents, comme l'ont observé E. Bochet et al. (1999). D'autres critères sont des indicateurs de l'érosion : la couverture biologique du sol, la couverture végétale des talwegs, la richesse floristique inférieure à 10 espèces, seuil confirmé dans les autres sites étudiés dans la région et rejoignant celui qui a été obtenu par Guerrero-Campo et Montserrat-Marti (2000). Le tapis végétal dépend aussi d'une autre perturbation (Grime, 1979), le pâturage modéré, dont les effets ne sont en rien comparables à ceux, négatifs, du pâturage intensif (Naeth et Chanasyk, 1996 ; Heathwaite et al., 1990 ; Bull. Réseau Érosion, 2000 ; Geeson et al., 2002).

24Le rôle de la localisation de la végétation dans les talwegs est largement confirmé par les études menées à l'échelle des ravines et de leurs versants dans les Préalpes de Digne. Les ravines partiellement couvertes de végétation sont relativement stables vis-à-vis de l'érosion, mais cette stabilité varie au cours du temps, en fonction de l'influence plus ou moins pérenne des barrières végétales sur l'érosion hydrique (Rey, 2002). Dans un contexte de dynamique progressive de la végétation et de maîtrise de l'érosion régressive par le génie civil, si la couverture végétale atteint un développement suffisant (taux de recouvrement au minimum de 33 %) elle pourrait bloquer efficacement et durablement le transit de sédiments à l'exutoire des ravines. On passerait alors d'un contexte de rhexistasie à un contexte de biostasie (Erhart, 1967). Ces seuils correspondent à des configurations végétales bien particulières. On observe ainsi une gradation de la structuration verticale de la végétation d'un type de ravine à l'autre. Plus les ravines sont inactives et stables, plus la couverture au sol dans la partie aval du lit est forte ; la proportion des végétaux des différents stades de la succession se modifie. La définition des espèces dryades est toutefois sujette à discussion (cas du chêne pubescent). L'activité et la stabilité des ravines dépendent donc étroitement du taux de couverture végétale dans le lit et non pas de la couverture globale, ou de celle des versants.

Conclusion

25Alors qu'au premier abord, on pourrait penser que l'activité érosive dépende étroitement du taux de couverture végétale, nos résultats incitent à une certaine prudence. Cela tient à la définition, à la localisation de cette couverture végétale et à l'échelle à laquelle elle est appréhendée, ainsi qu'à ses interactions spatiales avec les processus érosifs. Trois résultats seront évoqués pour conclure cette étude des relations entre dynamique de végétation et érosion : la pertinence des indicateurs végétaux de l'érosion, l'impact de l'utilisation des sols et l'intérêt d'une approche multi-scalaire.

26Ainsi, la dissémination de certains arbres, si elle a des conséquences visibles sur les changements de paysage, n'est pas forcément indicatrice d'une absence d'érosion hydrique. C'est le cas du pin sylvestre, même si cela est attendu pour une espèce pionnière à large amplitude. Le chêne pubescent intervient aussi dans la reconquête forestière (Baronnies, Haute Provence cf. Vallauri, 1997), dans des situations encore marquées par l'activité érosive, mais où la pression pastorale a diminué. Cette plasticité correspond à un statut d'espèce post-pionnière nomade (Dumas et al., 1987 ; Rameau et al., 1989) plutôt que de dryade : sa présence doit donc être interprétée avec prudence. Un autre indicateur pouvant être trompeur est la rétraction de certaines zones de sol nu : celle-ci peut correspondre, non pas à une reconquête végétale, mais au glissement vers l'aval de la couverture herbacée, conséquence de l'érosion régressive (Cohen, 1998). Les indicateurs végétaux de l'érosion les plus pertinents reflètent un fonctionnement soit écologique (richesse floristique, effet de dominance de quelques espèces à port plastique), soit géomorphologique (couverture biologique du sol limitant l'impact des gouttes d'eau, encombrement des talwegs par de la végétation qui forme des barrières s'opposant au transit de débris).

27Nos résultats relativisent aussi l'intérêt de certaines pratiques de restauration écologique et, inversement, le risque lié à l'exploitation pastorale. Généralement considéré avec une certaine inquiétude par les spécialistes de l'érosion, le pâturage, à condition qu'il soit modéré, est aujourd'hui réhabilité dans la littérature écologique pour sa contribution à la préservation de la biodiversité paysagère, floristique et faunistique (Grime, 1979 ; Muller, 1996 ; Barbaro, 1999 ; Curt et Terrasson, 1999 ; Cohen, 2003). Dans les Baronnies, son influence est positive dans des situations de "gradient bio–rhexistasique". Quant à la restauration écologique, sa réussite dépend de l'opposition, variable dans le temps, entre la dynamique végétale et celle de l'érosion. De l'événement pluvieux aux séquences climatiques séculaires, divers processus érosifs entrent en jeu, conditionnant la présence et la nature des végétaux. Inversement, la dynamique peut faire que les végétaux à contrôlent l'érosion hydrique. Interfère dans ce processus le dynamisme de l'espèce introduite, mais aussi des espèces spontanées, dont l'installation pourra être facilitée par l'ambiance forestière.

28L'ensemble des processus mis en jeu varie également en fonction des échelles spatiales : du versant au bassin versant en passant par la ravine, l'érosion hydrique se manifeste selon différents processus (diffuse, concentrée, régressive) ; la végétation peut être plus ou moins efficace pour la contrôler, puisqu'elle interagit avec sa propre dynamique spatio-temporelle. Les résultats obtenus montrent l'intérêt d'une approche multi-scalaire, mais aussi les difficultés de l'extrapolation de données stationnelles aux échelles du bassin versant ou de la région. Au-delà des échelles envisagées dans cet article, dans les Alpes du Sud, l'agressivité du climat est différente selon les zones (Alexandre et Lecompte, 2001) ; elle détermine l'intensité des phénomènes érosifs (une des perturbations auxquelles est soumise la végétation) et les contraintes climatiques et édaphiques s'exerçant sur le développement des végétaux, ce qui se répercute sur les cortèges floristiques (Alexandre et al., 2000, 2002). Ainsi, les études de l'influence de la végétation sur l'érosion des marnes dans les Alpes du Sud doivent, pour être bien interprétées, être replacées dans leur histoire et leur évolution, d'une part, et dans une dimension spatiale, d'autre part (Beck et Luginbühl, 2005). Cette approche historique et multi-scalaire est indispensable pour comprendre le fonctionnement érosif actuel des bassins versants inscrits dans des marnes et réaliser des diagnostics réalistes de leur état de biostasie ou de rhexistasie.

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Annexe

Abridged English Version

The role of vegetation in reducing gully erosion on marls is generally acknowledged in the literature and proven by experiments (Dunne et al., 1991; Snelder and Bryan, 1995; Bergkamp et al., 1996; Morgan et al., 1997; Solé-Benet et al., 1997; Bochet et al., 1998; Cerdá, 1998; Cerdá, 1999; Martinez-Mena et al., 1999; Richard and Mathys, 1999 ; Rovéra et al., 1999). However, erosive activity is occurring in the French Southern Alps despite a significant increase in vegetation cover (Descroix, 1998; Vallauri, 1997). To better understand this paradoxical situation, we have compared two different settings: the southern Baronnies and the region of Draix (Subalpine ranges of Digne).

Several investigation methods were used depending on spatial scale: aerial photographs in a Geographical Information System (GIS) at the regional scale; measurements of sediment yields using dams (Subalpine ranges of Digne) (Olivier, 2000; Mathys et al., 2003) and erosion pins (Baronnies) (Lecompte et al., 1998; Cohen, 1998) at the catchment scale; and measurements of vegetation cover and sediment in traps at the gully scale (Rey et al., 2002a).

At the regional scale, in the southern Baronnies, we observed an increase in land cover between 1948 and 1991, particularly woodland. As in other similar regions, this is due to the combination of a reforestation policy and the abandonment of agricultural lands, both favouring natural colonisation of the open landscape by scrub, bushes, and later trees. Similar results were obtained in two catchments in the region of Draix. In the Baronnies, our studies confirm this general trend, particularly on marls.

At the catchment and gully scales, field observations and measurements of erosion and sediment yield made it possible to understand the observed paradox of high erosion rates occurring in a well-vegetated slope system. In both regions, we observe evidence of ongoing erosional activity. Multi-temporal photo-interpretation shows an increase in patches of vegetation around the gullies. In some cases these reflect instability of the herbaceous layer, which cannot proceed further towards the regrowth of woody species due to active erosion. In other cases they represent the first stages of colonisation of stabilised parts of the catchments. In the Baronnies, vegetation transects, along topographic units, show that the erosive activity of gullies can coexist with vegetation or pine planting on interfluves. We observed active erosion processes even when land cover reaches 70% in the gully sides and the gullies themselves.

At the gully scale, in the Subalpine ranges of Digne, the monitoring of 37 marl gullies over a span of nearly 3 years has shown the postive correlation between rate of the cover by low vegetation in gully floors and the sediment yield at the exit of these gullies. A containment of sediment at gully mouths is possible with partial vegetation cover (at least 33%), which forms barriers in gully floors.

In conclusion, although we initially believed that the sediment yield of gullies should be a simple function of vegetation cover in the catchment, observations showed the importance of detail in vegetation distribution within the gully system. We conclude that measurements of total land cover in a catchment are an unsuitable proxy for assessing the effectiveness of vegetation over erosion control. When considering the ecological restoration of a degraded catchment, studies of the influence of land cover on erosion should consider vegetation patchiness through time and its pattern across the topography (thalwegs, slopes, interfluve summits).

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Table des illustrations

Titre Fig. 1 – Localisation des sites étudiés.Fig. 1 – Location map of studied areas.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-1.png
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Titre Fig. 2 – Le Val de la Méouge. Fig. 2 – The Meouge valley.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-2.png
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Titre Tableau 1 – Évolution de l'occupation du sol entre 1948 et 1991 (en %) : répartition générale, et selon la lithologie.Table 1 – Land use evolution (in %) between 1948 and 1991 depending on rock type.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-3.png
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Titre Tableau 2 – Bilan d'érosion dans les stations expérimentales des Baronnies et des Préalpes de Digne.Table 2 – Sediment budget in experimental plots in the Baronnies and in the Subalpine ranges of Digne.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-4.png
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Titre Fig. 3 – Taux de recouvrement cumulés des végétaux le long du Ravin des Limites. Fig. 3 – Species cover along the Ravin des Limites.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-5.png
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Titre Fig. 4 – Le Ravin des Limites : un gradient bio–rhexistasique.Fig. 4 – Ravin des Limites : a bio–rhexistasic gradient.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-6.png
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Titre Tableau 3 – Couverture végétale le long de l'interfluve et des versants du Ravin des Limites.Table 3 – Vegetation cover along the divide and slopes of the Ravin des Limites.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-7.png
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Titre Photo 1 – Photographies aériennes du Ravin des Limites en 1948 et 1996. 3S : station de mesure.Photo 1 – Aerial photographs of the Ravin des Limites in 1948 and 1996. 3S : experimental plot.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-8.png
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Titre Tableau 4 – Taux de recouvrement des principales espèces végétales sur les interfluves et les versants du Ravin des Limites (en %).Table 4 – Dominant species-wise cover rate, in %, on the divide and slopes of the Ravin des Limites.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-9.png
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Titre Fig. 5 – Carte de la distribution de la végétation dans deux ravines incisées dans des marnes des Préalpes de Digne. Fig. 5 – Map of vegetation distribution in two marls gullies in the Subalpine ranges of Digne.
URL http://geomorphologie.revues.org/docannexe/image/223/img-10.png
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Pour citer cet article

Référence papier

Marianne Cohen et Freddy Rey, « Dynamiques végétales et érosion hydrique sur les marnes dans les Alpes françaises du Sud », Géomorphologie : relief, processus, environnement, vol. 11 - n° 1 | 2005, 31-44.

Référence électronique

Marianne Cohen et Freddy Rey, « Dynamiques végétales et érosion hydrique sur les marnes dans les Alpes françaises du Sud », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], vol. 11 - n° 1 | 2005, mis en ligne le 01 juillet 2007, consulté le 29 avril 2017. URL : http://geomorphologie.revues.org/223 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.223

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Droits d’auteur

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