# Gestion durable des sols forestiers : nouvelles connaissances et boîte à outils

Noémie Pousse, Laurent Augusto, Emila Akroume, Christine Deleuze, Brigitte Pilard-Landeau, Armelle Noé, Didier Pischedda, Claudine Richter

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Noémie Pousse, Laurent Augusto, Emila Akroume, Christine Deleuze, Brigitte Pilard-Landeau, et al. "Gestion durable des sols forestiers : nouvelles connaissances et boîte à outils. Rendez-vous Techniques de l'ONF, 2020, 67-68, pp.3-14." [hal-04642837]

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GESTION DURABLE
DES SOLS FORESTIERS –
NOUVELLES CONNAISSANCES
ET BOÎTE À OUTILS

Nous proposons ici un tour d'horizon
des travaux récents de recherche
et développement qui ont fait progresser
la compréhension des impacts que l'évolution
des pratiques de récolte peut avoir
sur les sols forestiers.

Ces travaux débouchent sur de nouveaux
outils pour le diagnostic des différents types
de sensibilité des sols, de façon à mieux
raisonner les méthodes de récolte.

Les pratiques de récolte en forêt évoluent sous l'effet des contraintes économiques et de changements sociétaux : besoin de maintenir une forte activité d'exploitation toute l'année pour rentabiliser les machines de plus en plus lourdes en investissement, faible attractivité des métiers de l'exploitation forestière et faibles flux financiers. Ces évolutions, qui misent sur les innovations technologiques (mécanisation pour augmenter la productivité, réduire la pénibilité du travail...) et l'optimisation des approvisionnements (flux tendus), ne sont pas sans conséquence sur le fonctionnement des écosystèmes forestiers. Par exemple, la logique de flux tendus, en empêchant de raisonner la circulation des engins en fonction de la météo, peut dégrader les voies dédiées à la circulation et les rendre impraticables, occasionnant une augmentation de la surface consacrée à la circulation. Les impacts ne sont pas toujours visibles à court terme et sont souvent masqués par d'autres éléments perturbateurs (changements climatiques, attaques biotiques, pression du gibier...) avec lesquels ils peuvent interagir pour en aggraver les effets.

Comme les impacts de ces nouvelles pratiques ne sont pas systématiques,
il est essentiel de comprendre le fonctionnement des écosystèmes ainsi que
les processus et seuils qui expliquent l'apparition de dysfonctionnement
après une perturbation (comme un export supplémentaire d'éléments
nutritifs, ou un tassement du sol). Comprendre permet d'accepter plus
facilement le besoin d'adaptation des pratiques pour préserver le bon

Noémie Pousse(1), Laurent Augusto(2), Emila Akroume(3),
Christine Deleuze(3), Brigitte Pilard-Landeau(4),
Armelle Noé(5), Didier Pischedda(6), Claudine Richter(7)

(1) ONF, pôle RDI d'Avignon

(2) INRAe, laboratoire Interactions Sol-Plante-Atmosphère (ISPA)

(3) ONF, pôle RDI de Dole

(4) ONF, dept. Gestion Durable et Multifonctionnelle des Forêts

(5) ONF, Agence Aube-Marne - Service Forêt

(6) ONF, dept. Commercial Bois

(7) ONF, dept Recherche, Développement & Innovation

Les auteurs remercient tous les contributeurs indirects dont les
travaux font le socle de cet article :

* stagiaires ONF : Antoine Couette, Eloise Da-Silva, Samuel Durante, Julien Picard, Amandine Remy ;

* doctorants et post-doctorant INRAe : David Achat, Félix Bredoire, Manon Martin ;

* INRAe : André Chanzy, Arnaud Legout, Joseph Levillain, Jaques Ranger, Stéphane Ruy, Laurent Saint-André, Bernhard Zeller ;

* AgroParisTech : Bernard Jabiol, Christian Piedallu, Ingrid Seynave ;

* ONF : Erwin Ulrich et tous les testeurs d'outils de diagnostic ;

* GIP-ECOFOR : Guy Landmann;

* FCBA : Philippe Ruch, Morgan Vuillermoz;

* Informaticien indépendant : Thomas Bronner ;

* CNPF-IDF : Julien Fiquepron ;

* Université de Padoue (Italie) : Augusto Zanella.

fonctionnement des écosystèmes et leur capacité de résilience. Par exemple,
la récolte par arbres entiers est une option qui tend à se généraliser
comme opportunité de récolte mécanisée à faible coût. En général, ce
type de récolte concerne surtout les premières éclaircies, opérations d'un
grand intérêt sylvicole mais dont les produits ne sont guère rémunérateurs
(bois énergie). Cependant, l'export de ce qui jusqu'alors restait au
sol, les rémanents d'exploitation, peut affecter le fonctionnement des
écosystèmes forestiers, notamment via ses impacts sur les sols et la
biodiversité. En effet, les rémanents (essentiellement des branches de
diamètre inférieur à 7cm et les feuillages) sont des compartiments riches
en éléments nutritifs et leur présence au sol crée des habitats diversifiés.
Identifier les sols capables de supporter durablement la récolte par arbres
entiers est donc primordial pour permettre d'y rentabiliser les premières
éclaircies et de garder un peu de latitude pour les sols qui ne pourraient
pas supporter ce type de récolte.

Plusieurs projets de R&D ont fait progresser la compréhension des impacts des nouvelles pratiques de récolte sur les sols et explicité les connaissances nécessaires aux décisions souvent complexes qu’un gestionnaire forestier doit prendre (Fig. 1). Cet article fait un état des lieux des nouvelles connaissances et des nouveaux outils de diagnostic issus de ces projets, et décrit la démarche de transfert engagée à l’ONF.
## Les nouvelles connaissances pour la préservation des sols forestiers

### Connaissances pour la gestion raisonnée des exports d'éléments nutritifs

Depuis une dizaine d'années, l'ADEME finance de nombreux projets de R&D ayant pour objectif de comprendre et prévenir les impacts sur les sols et la biodiversité d'exports supplémentaires d'éléments nutritifs (récolte des menus bois, du feuillage et/ou des souches) et éventuellement y remédier (Departe, 2020).

Le projet Resobio (Landmann & Nivet, 2014) a démontré que la récolte des branches, des feuillages et/ou des souches impacte le plus souvent négativement les sols, les peuplements, la qualité des eaux et la biodiversité dans de nombreux écosystèmes forestiers à travers le monde (Achat et al., 2015a). Cette récolte peut également diminuer les stocks de carbone du sol (Achat et al., 2015b), alors que ce réservoir de carbone est essentiel dans la lutte contre les changements climatiques (Initiative "4 pour 1000"). Le projet a également permis de donner des estimations de la quantité d'éléments nutritifs contenue dans le bois en fonction de l'essence, du compartiment (tronc, branches, feuillage, racines et souches), de la biomasse sur pied et de l'élément considéré ; deux exemples sont donnés dans le tableau 1 et la figure 2, (Achat et al., 2015a). Les estimations de quantités d'éléments exportés en fonction des compartiments récoltés ont été confrontées aux quantités d'éléments nutritifs disponibles dans les sols ou pouvant être apportés, par altération des minéraux du sol ou par des dépôts atmosphériques, sur différents

laps de temps. Des recommandations en termes d'export tolérable dans le cadre d'une gestion durable en sont issues et sont détaillées dans le guide issu du projet GERBOISE (Landmann, 2019).

La première des recommandations, la plus importante, est que les feuillages ne doivent pas être exportés quel que soit le type de sol. La chute et la décomposition des feuillages est un des processus clé du recyclage des éléments nutritifs dans le peuplement forestier. L'export de feuillages correspond à une réduction très importante des réserves en éléments nutritifs de l'écosystème, avec des conséquences fortes au moins à moyen terme (30 ans de recul) sur la productivité des peuplements forestiers (diminution de 7 % en moyenne) (Achat et al., 2015a).

Concernant l'export de branches de moins de 7 cm de diamètre, c'est-à-dire les menus bois, les recommandations varient en fonction de la sensibilité des sols et des statuts de protection de la biodiversité (Landmann, 2019).

Pour approfondir nos connaissances sur les effets des récoltes de menus bois et feuillages sur les sols et peuplements en France, un réseau expérimental ambitieux d'INRAe teste quatre modalités d'export de matière organique (MOS) depuis 2013 (Akroume et al., 2017). Les modalités sont, au moment de l'éclaircie : 1) export des menus bois, 2) export des menus bois et des litières (en fait, les litières sont soufflées une fois par an), 3) export des rémanents et apport compensatoire de cendres de chaufferies bois, et 4) témoin laissant au sol menus bois et litière. Ce réseau, qui sera suivi au moins sur une trentaine d'années, étudie 3 essences (chênes, hêtre et Douglas) sur 6 placettes réparties sur un gradient climatique. Les peuplements ont autour de 20-35 ans pour le Douglas et 30-60 ans pour les feuillus, ce qui correspond au

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Figure 1.** Les différents projets de R&D récents (>2012) en lien avec la gestion durable des sols forestiers.</figcaption></figure>
<table><caption>**Tableau 1.** Estimation de stocks d'élément nutritif contenu dans les arbres : cas du phosphore pour les chênes</caption><thead><tr><td>Compartiment (trié par nombre croissant de compartiments inclus dans le modèle)</td><td>Modèle (pour le phosphore, en chênaie)</td><td>Nombre de mesures</td><td>Gamme de biomasse hors feuilles (domaine de validité en Mg ha<sup>-1</sup>)</td><td>Indice de confiance</td></tr></thead><tbody><tr><td>tronc (bois)</td><td>y = 0.4419 × x<sup>0.6242</sup></td><td>7</td><td>30-470</td><td>moien</td></tr><tr><td>tronc (bois + écorce)</td><td>y = 0.5721 × x<sup>0.6974</sup></td><td>26</td><td>10-470</td><td>fort</td></tr><tr><td>tronc (bois + écorce) + branches</td><td>y = 0.9695 × x<sup>0.7470</sup></td><td>30</td><td>10-470</td><td>fort</td></tr><tr><td>tronc (bois + écorce) + branches + feuillages</td><td>y = 2.4499 × x<sup>0.5849</sup></td><td>30</td><td>10-200</td><td>fort</td></tr><tr><td>tronc (bois + écorce) + branches + feuillages + racines</td><td>y = 0.5419 × x<sup>0.9450</sup></td><td>11</td><td>70-300</td><td>moien</td></tr></tbody></table>

Le stock de phosphore contenu dans les arbres (y, en kg ha⁻¹) est calculé en fonction de la biomasse sur pied du peuplement (x en Mg ha⁻¹); pour d'autres essences et éléments nutritifs, se référer aux informations supplémentaires de Achat et al. (2015a)).

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 2.** Stock d'élément nutritif contenu dans les arbres, estimé en fonction de la biomasse sur pied du peuplement pour les compartiments considérés : cas du potassium pour les chênes.</figcaption></figure>

Pour d'autres essences et éléments nutritifs se référer au informations supplémentaires de Achat et al. (2015a).

maximum de l'accroissement courant annuel. L'intérêt de l'expérience est d'intensifier à l'extrême les exports en éléments nutritifs, sachant qu'à ce stade les besoins en éléments nutritifs sont majoritairement couverts par les prélèvements dans le sol et non par le recyclage des litières. Le projet RESPIRE financé par l'ADEME (Saint-André, 2019) a mis en évidence sur ce réseau que les récoltes de matière organique ont peu ou pas d'effets sur les propriétés chimiques du sol après 3 ans mais il a montré un effet négatif des exportations extrêmes sur l'humidité et les activités microbiennes du sol. En particulier, certaines fonctions de mobilisation de l'azote et du phosphore par les champignons, ainsi que la richesse de certains taxons de la macro et méso-faune, sont significativement affectées et constituent des indicateurs précoces de l'altération du fonctionnement des écosystèmes. Les compensations réalisées par apports de cendres ne pallient pas les effets négatifs des exportations sur la richesse spécifique de la faune, voire appauvrissent les communautés de faune du sol, mais semblent restaurer certaines fonctions chimiques et limiter la lixiviation des métaux lourds (migration à travers le sol des métaux solubilisés dans l'eau) du fait de la légère augmentation du pH des eaux de drainage.

## Connaissances pour la gestion raisonnée de la circulation d'engins en forêt

La circulation des machines en forêt modifie le fonctionnement des sols et des peuplements, dès les premiers passages et pour tous les types de sol. C'est pourquoi, en 2009, l'ONF a choisi de renforcer la protection des sols forestiers en forêts publiques en généralisant l'établissement de réseaux permanents de voies dédiées à la circulation au sein des peuplements : les cloisonnements d'exploitation (note de service ONF n° NDS-09-T-297). Le sol des cloisonnements est inévitablement tassé,

mais cette infrastructure protège le reste de la parcelle. Cependant, pour contenir efficacement la surface impactée par la circulation, **les réseaux de cloisonnements doivent rester praticables sur le long terme**, ce qui n'est pas simple dans un contexte de flux tendus. En effet, attendre que les cloisonnements soient secs pour pouvoir y circuler peut engendrer une perte de qualité des bois et mettre en difficulté les exploitants forestiers et/ou l'aval de la filière. L'organisation des chantiers doit tenir compte de cette probabilité de suspension.

De 2016 à 2019, l'ONF s'est engagé dans le projet collaboratif européen EFFORTE (Uusitalo, 2019), coordonné en France par FCBA, pour améliorer les connaissances et les recommandations relatives au maintien de la praticabilité des cloisonnements à long terme (Fig. 1). Les travaux des partenaires scandinaves ont conforté la classification de la sensibilité potentielle proposée dans le guide PROSOL (Pischedda, 2009). Les partenaires français et suisses ont étudié la dynamique de l'eau et de la portance (capacité d'un sol à une humidité donnée à « porter » l'engin) sur les cloisonnements, l'objectif à terme étant de **prédire la sensibilité dynamique des cloisonnements** pour optimiser l'organisation temporelle et spatiale des chantiers. La dynamique de l'eau sur les cloisonnements forestiers a pu être modélisée avec succès (Martin, 2019), mais cette modélisation nécessite encore des paramètres complexes à renseigner comme la vitesse d'infiltration de l'eau dans le sol. Des travaux de R&D complémentaires sont donc envisagés pour rendre accessibles les résultats des simulations au travers d'un nouveau projet de R&D déposé en 2020 à un appel à projets de l'ADEME, en partenariat avec INRAe, FCBA et Météo France.

Des chantiers suivis en forêt domaniale des Hauts-Bois (54) et en FD de Chaux (39) ont montré que **l'augmentation du poids des engins implique une augmentation des charges à la roue** plus ou moins forte selon la conception de la machine, ce qui entraîne des **impacts en profondeur** plus importants, ainsi que l'abaissement du seuil critique d'humidité à partir duquel l'orniérage commence. Cet effet de la charge à la roue s'exprime **indépendamment de la pression** (charge divisée par la surface de contact), laquelle influence surtout la déformation du sol en surface.

En milieu agricole, il a été prouvé que l'augmentation du poids des engins a causé une diminution drastique de la capacité d'infiltration et de rétention de l'eau en profondeur, exacerbant les risques de sécheresse et d'inondation (Keller et al., 2019). Le coût de ces impacts profonds (la surface du sol étant décompactée par un travail régulier) a été estimé à plusieurs centaines de millions d'euros par an pour la Suède.
En milieu forestier, la réduction de la surface circulée via l'implantation des cloisonnements est un moyen de limiter ces impacts, et il est essentiel d'arriver à empêcher la circulation hors des cloisonnements quelle que soit la sensibilité du sol. Cette tâche n'est pas aisée : par exemple, une quantification réalisée d'après un levé LIDAR aéroporté en FD de Compiègne montre que la surface impactée par les passages d'engins est en moyenne de 40 % malgré les cloisonnements, dont l'emprise ne représente que 20 % (pour des cloisonnements implantés tous les 20 m), et qu'elle peut atteindre 80 % (Mohieddinne, 2019). D'après les images, on voit des traces de circulation entre les cloisonnements ; si certaines peuvent être antérieures à l'établissement des cloisonnements, beaucoup semblent correspondre à des sorties de cloisonnements (épis depuis les cloisonnements, traces reliant deux cloisonnements). C'est que la circulation d'engins modifie la dynamique de l'eau sur les cloisonnements, les rendant moins portants que le restant de la parcelle à exposition climatique équivalente (Martin, 2019). Plus le cloisonnement est orniéré, plus l'eau stagne en surface et moins il est portant. Limiter l'orniérage permet de maintenir la praticabilité des cloisonnements, d'éviter que les engins en sortent lors des prochaines exploitations et par conséquent de limiter la surface impactée. Dans l'attente des travaux de R&D complémentaires ayant pour objectif de rendre accessibles les prédictions d'humidité et de portance, **le diagnostic de sensibilité des sols proposé dans le guide PROSOL** (Pischedda, 2009) et repris dans le guide PRATIC'SOLS (Pischedda et al., 2017) **reste pertinent** pour maintenir la praticabilité des cloisonnements à long terme (Fig. 3).

Le diagnostic PROSOL croise des critères statiques/stables dans le temps (pourcentage en éléments grossiers et texture) qui donnent la sensibilité potentielle au tassement et des critères dynamiques (humidité et profondeur d'apparition de la nappe) qui donnent la sensibilité en temps réel au tassement (Fig. 3). **Le diagnostic de sensibilité potentielle** retenu actuellement dans les prescriptions et outils de l'ONF n'utilise que la classe de texture, le pourcentage d'éléments grossiers et l'engorgement permanent (Fig. 3). Cela signifie que des sables ne présentant jamais d'engorgement temporaire (comme les dunes landaises) relèvent de la même catégorie, codée SOLPS, que des sables engorgés de manière temporaire (comme les Landes humides). De la même manière, les placages limoneux sur plateaux calcaires sont dans la même catégorie codée SOLSL que les placages limoneux de la plaine Lorraine qui sont sujets à engorgement temporaire. Pour compléter le diagnostic de sensibilité potentielle au tassement, il est possible de prendre en compte, en plus des critères précédemment cités, la présence de traces d'engorgement temporaire entre 0 et 50 cm de profondeur. Ce critère améliore l'estimation de la capacité de drainage des cloisonnements et par conséquent de la longueur des périodes où le cloisonnement sera praticable (Fig. 4). Dans tous les cas, **l'évaluation de la sensibilité réelle** au tassement (en temps réel, c'est-à-dire en fonction de l'humidité) reste à réaliser au moment de la circulation des engins de façon à prendre les mesures nécessaires pour garder impérativement les cloisonnements praticables.

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

<table><caption>**Figure 3.** Diagnostic de sensibilité des sols au tassement proposé dans le guide PROSOL avec, en superposition, le diagnostic de sensibilité potentielle retenu par l'ONF (code) et le pourcentage de points de l'inventaire forestier national dans la catégorie concernée.</caption><thead><tr><th>Code</th><th>Libellé de la prescription en interne</th><th>Libellé prescription externe (vente de bois sur pied, commande de prestation)</th></tr></thead><tbody><tr><td>SOLTC</td><td>Sol très caillouteux : Sol praticable toute l'année</td><td>Sol praticable toute l'année</td></tr><tr><td>SOLPS</td><td>Sol très sableux : Prendre des précautions si sol humide. Si sol saturé en eau et non gelé, interdire la circulation des engins, même sur les cloisonnements. Si exploitation, disposer les rémanents sur les cloisonnements d'exploitation.</td><td>Sol praticable toute l'année moyennant certaines précautions lorsqu'il est humide</td></tr><tr><td>SOLSA</td><td>Argile dominante : Prendre des précautions si sol frais ou humide. Réduire la charge des engins et privilégier des pneus larges et tracks à tuiles larges. Si exploitation, disposer une couche de rémanents de 30cm d'épaisseur minimum sur le cloisonnement.</td><td>Sol praticable toute l'année moyennant certaines précautions lorsqu'il est frais ou humide</td></tr><tr><td>SOLSL</td><td>Limon dominant ou sable limoneux : Prendre des précautions lorsque le sol est frais. S'il est humide, ne pas intervenir. Réduire la charge des engins et privilégier des pneus larges et tracks à tuiles larges. Si exploitation, disposer une couche de rémanents de 30 cm d'épaisseur minimum sur le cloisonnement.</td><td>Sol sensible, praticable sous certaines conditions lorsqu'il est frais, mais impraticable lorsqu'il est humide</td></tr><tr><td>SOLTS</td><td>Nappe permanente à moins de 50 cm de profondeur : Intervenir uniquement par temps sec ou sur sol gelé. Réduire la charge des engins et privilégier des pneus larges et tracks à tuiles larges. Si exploitation, disposer une couche de rémanents de 30cm d'épaisseur minimum, débusquer par câble les produits éloignés et réaliser un abattage directionnel dans les zones non mécanisables.</td><td>Sol très sensible, impraticable toute l'année : conditions d'exploitation à valider par l'ONF</td></tr></tbody></table>

Le tableau donne l'explicitation des codes, utilisés dans les référentiels de gestion, et prescriptions correspondantes.
## Boite à outils de diagnostic des sols

### Indicateurs de sensibilité à l'export d'éléments nutritifs

Le projet « INSENSÉ » piloté par ONF et INRAe, et financé par l'ADEME, a permis d'actualiser l'indicateur de sensibilité à l'export de menus bois du guide ADEME de 2006 (Cacot et al., 2006), lequel était basé sur un classement des formes d'humus à dire d'expert. L'utilisateur pouvait également utiliser le pH au lieu des formes d'humus quand elles n'étaient pas déterminables sur le terrain. L'objectif d'INSENSÉ était de produire des indicateurs de sensibilité des sols à une récolte accrue de biomasse qui soient à la fois plus fiables, peu coûteux à établir, et faciles à utiliser sur le terrain (Augusto & Pousse, 2018).

Dans un premier temps, les publications scientifiques et techniques mondiales en lien avec la gestion raisonnée des exports d'éléments nutritifs en forêt ont été analysées afin d'en dégager les facteurs explicatifs de l'intensité des impacts observés. Ces facteurs sont très souvent déterminés et synthétisés à dire d'expert et sont rarement validés en conditions réelles. Quelques indicateurs quantitatifs existent, mais ils sont basés sur peu d'études, menées dans des contextes bien particuliers. Par exemple, les expérimentations en Finlande montrent que plus la litière est épaisse, moins les conséquences de la récolte des arbres entiers sur la fertilité sont fortes (Tamminen et al., 2012). Cet indicateur ne peut s'appliquer tel quel en contexte tempéré où l'épaisseur de la litière est inversement corrélée avec la fertilité initiale du site (Ponge et al., 2011). Au final, aucune propriété du sol, ni ensemble de propriétés, n'est ressorti de la littérature scientifique pour expliquer, dans tous les contextes, l'intensité des impacts suite à une récolte de menus bois et/ou feuillage.

En l'absence d'indicateur universel, il est apparu essentiel d'explorer les relations entre la fertilité exprimée par les peuplements (caractéristiques dendrométriques) et les propriétés des sols ; les déterminants chimiques de l'indicateur de fertilité « hauteur dominante à un âge donné » ont donc été analysés. Les résultats sont en apparence contradictoires : les peuplements sur sols acides et pauvres en éléments nutritifs montrent des fertilités en général plus élevées. À l'échelle nationale, ce constat peut s'expliquer par le contraste entre les sols du pourtour méditerranéen riches en éléments nutritifs et à pH élevés mais de productivité faible par rapport aux sols du nord, généralement pauvres en éléments nutritifs et à pH faible mais de productivité élevée. Pourtant à l'échelle des grandes régions écologiques le constat demeure. Même en modulant par la profondeur du sol (un sol acide est souvent un sol profond) et le stress hydrique, les plus fortes fertilités se trouvent sur sols acides, pauvres en éléments nutritifs. La clé de l'énigme se trouve dans le fonctionnement des cycles biogéochimiques. Selon Legout et al. (2014), la faible richesse chimique du sol peut être révélatrice de la prépondérance des composantes biologique et/ou biochimique du cycle des éléments nutritifs. La composante biologique concerne les restitutions par les litières, la remobilisation des éléments par les plantes avant la sénescence des feuillages, etc. ; la composante biochimique est celle des transferts internes à la plante. Ainsi, un sol avec peu de réserves peut connaitre une forte productivité grâce au recyclage biologique intense des éléments nutritifs, comme en forêt tropicale ; la gestion des exports d'éléments nutritifs y est alors cruciale. D'après les connaissances sur

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Éléments grossiers >50 %, pas d'engorgement temporaire
=> Cloisonnements praticables toute l'année avec peu de précaution

Sable sans engorgement temporaire ou éléments grossiers >50 % avec engorgement temporaire
=> Cloisonnements praticables quasiment toute l'année avec peu de précaution

Argile sans engorgement temporaire ou sable avec engorgement temporaire
=> Cloisonnements praticables une partie de l'année

Limon et texture équilibrée sans engorgement temporaire ou argile avec engorgement temporaire
=> Cloisonnements impraticables une grande partie de l'année

Limon et texture équilibrée avec engorgement temporaire ou sols à engorgement permanent
=> Cloisonnements impraticables quasiment toute l'année

**Figure 4.** Diagnostic de sensibilité des sols au tassement proposé dans le guide PROSOL avec, en superposition (cadres colorés), le diagnostic de sensibilité potentielle prenant en compte la présence ou non de traces d'engorgement temporaire.

L'évaluation de la sensibilité réelle au tassement (en temps réel, c'est-à-dire en fonction de l'humidité) reste à réaliser au moment de la circulation des engins.
les cycles biogéochimiques, la couche de surface du sol est au cœur de ce recyclage d'origine biologique (chute de litière et décomposition, prélèvement par les racines des éléments nutritifs ainsi libérés par les acteurs de la décomposition). L'écosystème forestier est alors considéré comme sensible à un export supplémentaire de biomasse si la concentration en éléments nutritifs est faible dans cette couche de surface (les 10 premiers cm du sol pour INSENSÉ). Des seuils de concentration ont été établis pour cet indicateur scientifique à partir de données expérimentales et de suivi de la nutrition des écosystèmes forestiers français. Le phosphore et le potassium sont les deux éléments pour lesquels on trouve le plus de sols forestiers ayant une sensibilité forte à l'export des menus bois, soit respectivement 35 et 45 % sur le réseau systématique représentatif des forêts françaises (réseau de suivi des écosystèmes forestiers de niveau I, à maille 16 x 16 km).

La dernière étape du projet a consisté à simplifier l'indicateur scientifique (concentration en éléments nutritifs de la couche 0-10 cm de profondeur), c'est-à-dire à le relier à des paramètres accessibles sur le terrain. Pour cela, une base de données harmonisées sur les sols forestiers, regroupant 7200 profils de sol sur l'ensemble du territoire métropolitain, a été constituée. Cette base a réuni et structuré quatre sources de données, dont il a fallu harmoniser les descriptions terrain (124 variables) et leur codification, ainsi que les analyses faites en laboratoire et leurs méthodes (13 032 échantillons de sol avec une vingtaine de méthodes différentes par échantillon pour les sources les plus complètes). Environ un an et demi de persévérance pour mettre en cohérence l'ensemble des données, les vérifier et les rendre utilisables pour la suite du travail... Ainsi la base de données a permis de mettre en relation des descripteurs de terrain avec les résultats des analyses de sol et les sensibilités qui en sont déduites selon l'indicateur scientifique. Les descripteurs les plus pertinents pour prédire les sensibilités par élément nutritif ont été sélectionnés et des clés de détermination ont été construites à partir de ces descripteurs (Durante et al., 2019). Ces clés de détermination ne demandent que cinq descripteurs terrain : la grande région écologique, la forme d'humus, la classe de texture à 10 cm, la profondeur d'apparition des

carbonates dans la terre fine et la profondeur prospectable par les racines (jusqu'à 25 cm de profondeur) (voir le livret terrain : Augusto & Pousse, 2018). Elles permettent de prédire les sensibilités pour les cinq éléments nutritifs majeurs (calcium, magnésium, potassium, phosphore et azote). L'agrégation des sensibilités individuelles par élément nutritif donne la sensibilité globale utilisée pour connaitre le niveau de recommandation GERBOISE qui s'applique au site diagnostiqué. La sensibilité globale se décline en 4 niveaux : faible, moyenne, partielle et forte. La notion de sensibilité partielle signifie que la sensibilité est forte pour au moins un des éléments nutritifs et faible pour au moins un autre élément nutritif. L'utilisateur peut alors suivre les recommandations GERBOISE associées à une sensibilité moyenne s'il juge le risque acceptable (par exemple sensibilité forte pour calcium, compensable par un apport de carbonates) ou les recommandations associées à une sensibilité forte s'il juge le risque trop élevé (par exemple sensibilité forte pour le phosphore).

La comparaison avec l'outil de diagnostic du guide ADEME (Cacot et al., 2006) sur des jeux de données indépendants montre que l'outil INSENSÉ améliore fortement la détection des sols réellement sensibles et des sols réellement peu sensibles avec quasiment aucun faux positif et aucun faux négatif. L'outil de diagnostic INSENSÉ apporte un diagnostic plus complet que l'outil de diagnostic du guide ADEME 2006, notamment grâce à la prédiction des sensibilités pour le phosphore et l'azote. Cependant le pouvoir explicatif des descripteurs terrain pour ces deux éléments reste encore très mitigé par rapport au calcium, magnésium et potassium (Durante et al., 2019).

Il est à noter qu'au vu des résultats du projet INSENSÉ, il est déconseillé d'utiliser l'outil de diagnostic du guide ADEME 2006 avec le pH bio-indiqué car il existe un décalage entre les valeurs du pH mesuré dans les sols et celles du pH indiqué par le relevé floristique (pH bio-indiqué), décalage qui induit un changement de classe de sensibilité (Fig. 5). Avec les pH bio-indiqués, on sous-estime souvent la sensibilité des sols à un export de menus bois.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 5.** Relation entre le pH bioindiqué (e.g. estimé à partir d'un relevé floristique) et le pH mesuré dans le sol, avec le rappel des seuils de pH correspondant aux classes de sensibilité (forte, moyenne, faible) du guide ADEME de 2006.</figcaption></figure>

Le décalage de valeur entre le pH bioindiqué (Pinto et al., 2019) et le pH mesuré, notamment pour les pH mesurés ≤ 5.5, implique un changement de classe de sensibilité (Une grande proportion de points ayant une sensibilité forte selon le pH mesuré ont une sensibilité moyenne selon le pH bioindiqué et une grande proportion de points ayant une sensibilité moyenne selon le pH mesuré ont une sensibilité faible selon le pH bioindiqué).
<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 6.** Cartes de sensibilité à l'export de menus bois (gauche) et de sensibilité potentielle au tassement (droite) selon l'outil de diagnostic INSENSÉ et le guide PROSOL, respectivement.</figcaption></figure>

Diagnostics appliqués aux descriptions sol de l'IFN (campagnes d'inventaires 2005-2015, soit 1 point par km²). On voit que les sols limoneux du nord de la France sont à la fois sensibles à l'export de menus bois et au tassement.

## Combiner les diagnostics pour la gestion raisonnée des menus bois et de la circulation des engins

Au-delà du problème des récoltes de menus bois, il peut y avoir plus généralement un conflit non encore résolu, en l'état actuel des connaissances, entre les recommandations concernant la préservation de la qualité physique des sols et celles concernant la préservation de leur qualité chimique. Quelle que soit leur sensibilité, la circulation des engins doit être concentrée sur les cloisonnements, dont il faut maintenir la praticabilité à long terme. Pour cela, le mieux est de ne circuler que lorsque les sols sont secs. Si cela n'est pas possible et si, par exemple, le chantier doit durer alors que les conditions météorologiques se dégradent, avoir concentré les rémanents sur les cloisonnements pour améliorer la portance peut éviter l'interruption. Mais très peu d'études quantifient le devenir des éléments nutritifs déposés sur les cloisonnements quand on les protège en y empilant les rémanents. Une étude allemande sur des peuplements d'épicéa (Borchert et al., 2015) montre que les éléments nutritifs accumulés sous les branches déposées sur les cloisonnements peuvent être prélevés par la végétation, à condition que les racines puissent prospecter le sol sous les cloisonnements ; prospection qui est bloquée en cas de tassement. Cependant, même dans le cas où les rémanents

ont suffisamment protégé le cloisonnement du tassement pour que les racines arrivent à le prospecter, il est possible que les arbres ne puissent pas prélever le stocks d'éléments nutritifs apportés par les rémanents (Stutz et al., 2017). La question du devenir des éléments nutritifs déposés sur les cloisonnements reste un front de science ouvert à l'heure actuelle.

En appliquant sur les données pédologiques de l'inventaire forestier national les diagnostics de sensibilité des sols au tassement (guide PROSOL) et à l'export de menus bois (projet INSENSÉ), on peut identifier les régions où le **conflit entre protection des cloisonnements et maintien de la fertilité chimique** de la parcelle va être prénant (Fig. 6). Quand les sols sont à la fois sensibles à l'export de menus bois et au tassement, une attention particulière doit leur être apportée afin de limiter les risques de dégradation physique des cloisonnements et de dégradation chimique de la parcelle. On peut citer l'exemple des sols limoneux à engorgement temporaire, très productifs mais très sensibles d'un point de vue physique et chimique. Pour ces sols, les contraintes d'engorgement hivernal imposent d'exploiter en fin de printemps/début d'été lorsque les sols sont praticables, ce qui implique une exportation problématique des feuillages lors d'exploitation par arbres entiers, surtout dans les jeunes stades.
## Le transfert des connaissances

Une brochure « Les clés pour agir » de l'ADEME est en préparation pour communiquer plus largement sur les préconisations établies dans le guide GERBOISE. Un projet de R&D financé par l'ADEME (TAMOBIOM) étudie actuellement la faisabilité technique et la viabilité économique de méthodes alternatives de récolte permettant de suivre les préconisations établies dans le guide GERBOISE (Fig. 1).

### Formations aux boites à outils

Au sein de l'ONF, le transfert des nouvelles connaissances et des boites à outils de diagnostic s'organise depuis l'automne 2019, auprès de référents des Directions Territoriales qui sont progressivement formés aux diagnostics terrain. Faire un état des lieux des sensibilités du sol et des pratiques mises en œuvre actuellement permet d'identifier les conséquences potentielles par Direction Territoriale et de faire évoluer certaines pratiques.

Les diagnostics de sensibilité des sols à un export de menus bois et au tassement peuvent s'appliquer à différentes échelles, en fonction des données disponibles.

À une échelle macroscopique, plutôt de l'ordre de la sylvoécorégion, on peut regarder le pourcentage de points de l'inventaire forestier national se situant dans chacune des classes de sensibilité. Il est important de regarder par type de propriété car les sensibilités des sols peuvent différer entre les forêts privées et les forêts publiques (Tab. 2, exemple de la sylvoécorégion « Bassin parisien tertiaire »). Cette première étape permet d'étudier la nécessité de réaliser des diagnostics locaux. Pour certaines sylvoécorégions, le pourcentage de points est très proche de 100 % dans une des classes de sensibilité. Le diagnostic local n'y apparaît alors pas indispensable, sauf pour tester la méthode.

À l'échelle des massifs, si on dispose de catalogues de stations, il est possible d'utiliser les descriptions de sol « types » de ces catalogues pour calculer les sensibilités au tassement et à l'export de menus bois de chaque station (Picard, 2020; Da-Silva, 2020). Si on dispose de cartes de station, il sera possible de produire des cartes de sensibilités. Cependant, la qualité des informations disponibles sur le sol dans les catalogues de station est hétérogène (les éléments grossiers et la forme d'humus ne sont pas toujours renseignés par exemple) et ne permet pas toujours d'établir les diagnostics de sensibilité. De plus, ce sont le plus souvent des guides ou catalogues synthétiques qui sont utilisés sur le terrain et les regroupements de stations qui s'y trouvent ne sont pas toujours homogènes du point de vue de la sensibilité des sols.

## For-Eval : une application d'aide aux diagnostics terrain

Dans les cas où l'approche par station ne permet pas de conclure ou dans le cas où aucune carte ni catalogue de station n'existe, un diagnostic de terrain est nécessaire. Pour le diagnostic de terrain, une application Android gratuite nommée For-Eval (Forêt et Évaluations) a été développée par INRAe, l'ONF et Thomas Bronner, informaticien indépendant (Fig. 7). Elle est disponible gratuitement sur le Play store Google et sur ONF store. Cette application aide à déterminer les paramètres clés sur le terrain et calcule la sensibilité à partir du relevé de terrain. Après avoir décidé de « Démarrer une évaluation », l'utilisateur peut choisir de réaliser un diagnostic de gestion durable ou un relevé de sol complet. Dans le premier cas, l'utilisateur sélectionne les diagnostics qu'il souhaite réaliser parmi les 4 proposés (Fig. 7a), renseigne les caractéristiques du site étudié (Fig. 7b) puis saisit les critères nécessaires au calcul du diagnostic (Fig. 7c). Dans le deuxième cas, l'utilisateur renseigne les caractéristiques du profil de sol puis celles des horizons (couches de sol homogène dans leurs propriétés). Dans les deux cas, l'application enregistre les critères relevés sur le terrain et calcule les diagnostics de sensibilité correspondant aux critères renseignés.

Les diagnostics disponibles concernent les **quatre sensibilités** suivantes :

1) à un export des menus bois (projet INSENSÉ),

2) au tassement (guide PROSOL),

3) à l'érosion hydrique, et

4) à la sécheresse (calcul du Réservoir en eau Utilisable, RU). La sensibilité à l'érosion hydrique a été établie à partir des travaux existants et des connaissances de trois spécialistes de l'érosion (Frédéric Darboux, Sylvain Dupont et Yves Le Bissonnais, INRAe).

Le réservoir en eau utilisable est la quantité maximale d'eau disponible pour la végétation que le sol peut stocker. Il est estimé par horizon en fonction de sa classe de texture, de son pourcentage en éléments grossiers (éléments minéraux de plus de 2 mm) et de son épaisseur. La transformation de la classe de texture en millimètres d'eau disponible pour la végétation par cm de sol se fait via les coefficients les plus adaptés aux sols forestiers français en l'état des connaissances (Piedallu et al., 2018). La somme des réservoirs utiles (RU) de chaque horizon sur l'ensemble de la profondeur prospectée par les racines donne le RU du point de relevé. La capacité du sol à stocker de l'eau est un élément déterminant de la gestion forestière en climat changeant car le RU peut être couplé à des données climatiques pour calculer l'intensité et la durée du stress hydrique.

La sensibilité au tassement a été scindée en sensibilité potentielle (d'après les critères de sol stables dans le temps, Fig. 4 et 7d) et sensibilité réelle

<table><caption>**Tableau 2.** Pourcentage de points de l'IFN par classe de sensibilité et type de propriété (campagnes d'inventaires 2005-2015). Pour la sylvoécorégion « Bassin parisien tertiaire », le pourcentage de points de sensibilité forte est plus élevé en forêt publique qu'en forêt privée.</caption><thead><tr><th rowspan="2">Nom de la sylvoécorégion</th><th rowspan="2">Type de propriété</th><th rowspan="2">Nombre total de points IFN</th><th colspan="4">Sensibilité à un export de menus bois</th><th colspan="4">Sensibilité au tassement</th></tr><tr><th>faible</th><th>moyenne</th><th>partielle</th><th>forte</th><th>Très faible</th><th>faible</th><th>moyenne</th><th>forte</th><th>Très forte</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">B41 Bassin parisien tertiaire</td><td>Toutes forêts</td><td>1719</td><td>6 %</td><td>20 %</td><td>10 %</td><td>64 %</td><td>0 %</td><td>40 %</td><td>7 %</td><td>44 %</td><td>9 %</td></tr><tr><td>Forêts domaniales</td><td>531</td><td>1 %</td><td>12 %</td><td>3 %</td><td>83 %</td><td>55 %</td><td>6 %</td><td>29 %</td><td>10 %</td><td>31 %</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_8.png" /></figure>

a) Écran de démarrage d'une évaluation « Diagnostic de gestion durable » : l'utilisateur peut choisir entre 4 diagnostics.

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

b) Écran de renseignements sur le site observé : on peut enregistrer les coordonnées GPS (GPS du smartphone) ou saisir ses coordonnées manuellement ou ne pas enregistrer de coordonnées ou choisir de s'entrainer.

<figure><img src="image_10.png" /></figure>

c) Écran de saisie des critères terrain du diagnostic de sensibilité à un export de nutriments (projet INSENSÉ).

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

d) Écran de saisie des critères terrain du diagnostic de sensibilité au tassement (guide PROSOL).

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

e) Écran d'aide à la détermination de la classe de texture : l'utilisateur est guidé dans la clé de détermination avec des images et des textes (ici texte court).

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

f) Écran d'aide à la détermination de la classe de texture : ici le texte court a été développé pour faire apparaître l'explication correspondante.

<caption>**Figure 7.** Fonctionnement de l'application For-Eval (copies d'écran).</caption>
(fonction de la sensibilité potentielle et de l'humidité des sols). Dès que l'utilisateur a saisi les critères de la sensibilité potentielle, l'application affiche une aide à la détermination de l'humidité spécifique à la classe de texture choisie. Saisir l'humidité du sol n'est pas obligatoire. Pour retrouver la sensibilité potentielle retenue actuellement dans les prescriptions et outils ONF (diagnostic qui ne tient pas compte de la présence de traces d'engorgement temporaire, Fig. 3), il suffit de répondre « non » à la question « Est-ce que des traces d'engorgement temporaire s'observent entre 0 et 50 cm de profondeur ? ».

L'application For-Eval dispose de modules d'aide à la description des formes d'humus et de la classe de texture (Fig. 7e et f) ; à travers des photos et des textes, l'utilisateur est guidé dans les clés de détermination pour choisir la forme d'humus et la classe de texture correspondantes. L'aide à la description des formes d'humus est basée sur l'application TerrHum (Zanella et al. 2020), simplifiée pour correspondre au diagnostic de sensibilité des sols forestiers français à un export des menus bois. Des photos et textes aident également à choisir la situation de pente, de structuration et recouvrement de la végétation, de présence/absence de carbonates dans la terre fine, de présence de traces d'engorgement temporaire. L'application peut trouver la grande région écologique (GRECO) grâce aux coordonnées GPS du téléphone (Fig. 7c).

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

© Noémie Pousse / ONF

## Conclusion

Différents projets de R&D sur la gestion durable des sols forestiers nous ont permis de progresser dans l'évaluation quantitative de leur résilience face à des évolutions environnementales rapides, comme les évolutions des pratiques et les changements climatiques. La constitution d'une base de données harmonisées sur les sols forestiers français a été une des briques essentielles à la création des diagnostics d'évaluation des sols sur le terrain. L'application For-Eval permet en retour d'alimenter cette base de données avec des relevés terrain. Cette alimentation se faisant sur la base du volontariat, **une des perspectives** d'amélioration de notre capacité à évaluer la résilience des sols forestiers français repose sur la réussite de cette démarche de science participative.

En termes de projets R&D à moyen terme, les futurs fronts de progrès concernent l'élaboration d'un outil de prédiction de la sensibilité au tassement en temps réel grâce aux données météorologiques et l'étude de la faisabilité technique et de la viabilité économique de méthodes alternatives de récolte permettant de suivre les préconisations établies dans le guide GERBOISE (projet TAMOBIOM). Avec ce projet, un travail plus approfondi s'est engagé avec ONF-Energie pour cibler les récoltes en feuilles et trouver des solutions pour les éviter au maximum (Couette, 2020).

En termes d'appropriation en interne, les résultats du guide GERBOISE seront, à court terme, introduits dans notre référentiel de prescription. Les formations territoriales permettront de créer des réseaux de référents à mobiliser sur les questions de résilience des sols. Enfin, la réflexion sur l'intégration des outils de diagnostic dans notre système d'information sera menée pour une mise en application plus homogène.

L'environnement change et nos pratiques doivent constamment s'adapter à ces changements. Dans ce contexte, les connaissances, les outils et les recommandations à destination des gestionnaires doivent régulièrement évoluer.
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© Noémie Pousse / ONF