Stratégie d’échantillonnage

Les échantillons de feuilles /d’aiguilles, des couches organiques et organo-minérales de sols ont été prélevés par le personnel de RENECOFOR, qui a mis en place la stratégie d’échantillonnage sur le site d’étude, l’intervalle de temps entre les campagnes successives et les protocoles de caractérisation physico-chimique des échantillons.

II.1. Échantillons foliaires : feuilles et aiguilles

II.1.1. Prélèvement

Le prélèvement des échantillons foliaires a été répété annuellement de 1993 à 1999 (à l’exception de l’année 1995 pour laquelle seuls les échantillons des forêts de feuillus ont été prélevés) puis tous les deux ans (à l’exception de l’année 2003) (Tableau II-4).

Seize arbres, dont huit qui servent à l’échantillonnage et huit qui servent de réserve, appartenant tous à la classe des dominants et co-dominants de l’essence principale ont été sélectionnés. Chaque année, les feuilles ou les aiguilles ont été prélevées sur le même groupe d’arbres sauf lorsque les arbres de ce groupe sont en mauvais état sanitaire (attaques d’insectes, coloration anormale ou houppier réduit). Dans ce cas, le groupe de réserve est utilisé.

« Les feuilles ou les aiguilles sont collectées sur un (ou des) rameau(x) prélevé(s) au fusil de chasse dans le tiers supérieur du houppier. Les rameaux sont sélectionnés en fonction de leur niveau d’éclairement, mais aussi en fonction de leur densité de feuillage, de leur couleur, de la couleur des feuilles, de leur dimension et de leur forme qui doivent être représentatifs de l’aspect général du houppier. Cependant dans le cas des résineux il est parfois difficile de choisir un verticille bien précis. Sur les huit arbres d’un même site, les directions de prélèvement devraient être décalées de 90° d’un arbre à l’autre afin de ne pas influencer les résultats de l’analyse en privilégiant une direction donnée. » (Croise et al., 1999). Cependant, dans les sites subissant fréquemment des vents forts dans une direction particulière (HET30, PM17 et PS76), le prélèvement est uniquement effectué dans la direction opposée aux vents dominants. « Les rameaux des différentes directions une fois au sol, ainsi que les feuilles ou les aiguilles, sont mélangés et manipulés avec des gants en polyéthylène afin de ne pas les contaminer. Les échantillons sont placés dans des sacs en polyéthylène microperforés. Seules les feuilles entières, non touchées par les plombs, sont détachées pour constituer l'échantillon. Les feuilles humides sont séchées avec du papier absorbant avant d'être enfermées dans les sacs. Les aiguilles de l’année, d’un an, de deux ans, etc., des rameaux des espèces résineuses sont séparées des branches. Pour finir, un échantillon composite par placette est constitué par le mélange physique, de masse identique, de chacun des huit échantillons individuels » (Croise et al., 1999).

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Figure II-3 : Âge des aiguilles sur une branche de sapin 0 = aiguilles de l’année ; 1= un an ; 2 = deux ans ; etc. (Fischer, 2010)

II.1.2. Stockage en pédothèque

Les échantillons sont envoyés pour analyses, immédiatement après leur prélèvement, à l’Unité de Service Analyses Végétales et Environnementales (USRAVE) de Bordeaux de l’Institut Nationale de la Recherche Agronomique (INRA).

Afin d’éviter toute évolution chimique et toute dégradation due à l’humidité, les échantillons ont été séchés à l’étuve entre 35°C et 40°C puis pesés et broyés au broyeur à couteaux d’acier. Après analyses, les surplus broyés sont stockés dans des pots en polypropylène semi-opaques et ils sont envoyés dans un bâtiment couvert, sans contrôle de température ni d’humidité à Vitry-aux-Loges (45).

II.2. Échantillons des sols

II.2.1. Prélèvement par la méthode des grappes

Pour intégrer au mieux la variabilité horizontale des propriétés physico-chimiques dans les sols forestiers, l’échantillonnage a été réalisé selon la méthode des grappes (Ponette et al., 1997). Les agents RENECOFOR ont procédé à une matérialisation des lieux de prélèvement d'après un schéma systématique de cinq grappes carrées à l’intérieur de chaque placette centrale clôturée (~5000 m²) (Figure II-4). Quatre grappes sont disposées à une dizaine de mètres de chaque coin de la placette, la cinquième étant positionnée en son centre. Chaque grappe est constituée d’un carré de sol de 13,5 mètres de côté, soit une surface correspondant à environ 3,6% de la surface totale de la placette centrale clôturée. L’emplacement précis des grappes vise à assurer au mieux la représentativité des prélèvements de sols, en prenant en considération les critères de densité du couvert, de végétation herbacée et de pente.

54 Dans le but de retrouver les lieux de prélèvement exacts et afin d’éviter de faire un prélèvement dans des profils perturbés, la localisation de ces grappes (G1 à G5) est matérialisée par deux bornes de géomètre.

Pour chaque grappe, les prélèvements sont effectués en cinq points répartis en fonction des 16 intersections qui résultent du maillage à l’intérieur d’une grappe. Aucun prélèvement n’est effectué à une distance inférieure à 1,5 m du tronc des arbres (Ponette et al., 1997). Deux campagnes d’échantillonnage ont été réalisées : C1 (de 1992 à 1995) et C2 (de 2007 à 2012) (Tableau II-4).

Figure II-4 : Représentation d’une placette centrale clôturée et ses grappes destinées au prélèvement des échantillons

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Échantillon Campagne CHS35 CPS77 EPC08 EPC63 HET30 HET64 PM17 PM40a PM72 PS76 SP05 SP11 SP38 SP57

Feuille/aiguille 1993 28/07/1993 21/07/1993 27/10/1993 13/12/1993 17/08/1993 29/07/1993 29/11/1993 11/01/1994 02/12/1993 25/11/1993 26/11/1993 06/01/1994 13/12/1993 16/12/1993 1994 18/07/1994 09/08/1994 01/12/1994 16/12/1994 01/08/1994 01/08/1994 12/12/1994 20/10/1994 15/12/1994 05/01/1995 10/11/1994 18/10/1994 16/11/1994 25/10/1994 1995 09/08/1995 22/08/1995 25/08/1995 04/08/1995 1996 30/08/1996 08/08/1996 22/10/1996 03/12/1996 13/08/1996 08/07/1996 09/01/1997 09/12/1996 07/01/1997 06/11/1996 23/10/1996 28/10/1996 11/10/1996 05/11/1996 1997 17/07/1997 22/07/1997 21/11/1997 08/12/1997 08/08/1997 30/07/1997 22/12/1997 03/12/1997 13/01/1998 28/10/1997 26/11/1997 07/01/1998 24/10/1997 23/10/1997 1998 22/07/1998 28/08/1998 03/11/1998 16/11/1998 16/07/1998 27/08/1998 22/10/1998 20/10/1998 29/10/1998 28/10/1998 28/10/1998 1999 28/07/1999 17/08/1999 06/12/1999 17/11/1999 06/08/1999 05/08/1999 09/12/1999 01/12/1999 07/01/2000 13/10/1999 03/11/1999 02/12/1999 04/11/1999 03/12/1999 2001 01/08/2001 25/07/2001 27/11/2001 29/10/2001 27/08/2001 29/08/2001 25/10/2001 04/02/2002 14/11/2001 24/09/2001 28/08/2001 25/09/2001 18/10/2001 2005 26/07/2005 25/07/2005 09/12/2005 23/11/2005 29/08/2005 03/08/2005 17/10/2005 03/11/2005 26/10/2005 18/10/2005 27/10/2005 13/12/2005 13/10/2005 18/10/2005 2007 24/07/2007 31/07/2007 14/11/2007 20/11/2007 26/07/2007 17/08/2007 05/12/2007 13/12/2007 19/11/2007 16/10/2007 15/11/2007 12/12/2007 08/10/2007 11/12/2007 2009 21/07/2009 20/07/2009 19/10/2009 13/10/2009 19/08/2009 20/08/2009 05/11/2009 04/11/2009 02/12/2009 05/10/2009 08/12/2009 12/10/2009 14/12/2009 2011 28/07/2011 20/07/2011 26/10/2011 10/11/2011 01/08/2011 09/11/2011 19/10/2011 17/10/2011 02/11/2011 Horizons organiques et horizons organo-minéraux C1 04/08/1994 01/02/1994 31/08/1993 30/11/1992 20/09/1993 22/11/1993 22/02/1993 05/07/1993 31/07/1995 09/03/1993 05/07/1994 06/12/1993 23/08/1994 23/08/1994 C2 04/07/2011 07/02/2008 22/10/2007 05/11/2007 08/10/2007 19/11/2007 22/02/2010 21/06/2010 25/07/2011 26/03/2012 18/07/2011 27/10/2007 29/08/2011 15/10/2007

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II.2.1.1. Horizons organiques

La surface de prélèvement est délimitée par un cadre métallique de 50 cm × 50 cm. Le matériel

végétal vivant est exclu (plantes herbacées, mousses, lichens, graines), mis à part les racines fines. Les modalités de prélèvement des horizons organiques sont fonctions de la campagne et de l’épaisseur de l’horizon OH :

- C1 : la couche OH est prélevée séparément des deux couches OL et OF, si sa profondeur

est supérieure à 1 cm. Seuls les échantillons des deux couches OL et OF sont donc combinés pour former un seul échantillon composite OLF. Toutefois, si la profondeur de la couche OH est inférieure à 1 cm, les échantillons des trois couches organiques OL, OF et OH sont combinés pour former un seul échantillon composite OLFH.

- C2 : les trois couches OL, OF et OH sont prélevées séparément lorsque les deux couches

OL et OF sont distinguées. Dans certaines placettes (CPS77 et SP05), les deux couches OF et OH sont combinées pour former un seul échantillon composite OFH.

II.2.1.2. Horizons organo-minéraux

Les prélèvements des couches organo-minérales s’effectuent dans des intervalles de profondeur prédéterminés (0-10 cm, 10-20 cm et 20-40 cm), en creusant progressivement une fosse d’environ 50 cm de côté, après enlèvement des horizons organiques. Pour chaque point de la grappe et chaque niveau, le sol est prélevé sur toute l’épaisseur de la couche considérée (Ponette et al., 1997).

II.2.2. Stockage en pédothèque

Les échantillons des horizons organiques sont séchés soit en étuve (30°C à 40°C, pendant 24h à 72h) soit à température ambiante.

Les échantillons des horizons organo-minéraux destinés aux analyses physico-chimiques subissent un pré-séchage à l’air ou en étuve à une température d’environ 30°C pendant au moins 24h (Ponette et al., 1997). Les échantillons sont ensuite envoyés au Laboratoire d’Analyses des Sols (LAS) de l’INRA à Arras (62) pour des analyses physico-chimiques. Ils sont séchés à l’étuve entre 30°C et 35°C puis pesés, tamisés (à 2 mm puis à 0,315 mm) et broyés (deuxième campagne uniquement : de 2007 à 2012). Après l’analyse, le surplus des échantillons et les échantillons bruts séchés de chaque couche sont stockés dans des pots en polypropylène semi-opaques et ils sont envoyés à la pédothèque.

II.2.3. Analyses physico-chimiques des échantillons

Les fiches de description des sols et les caractéristiques physico-chimiques (pH, teneur en carbone organique, rapport C/N, capacité d’échange cationique, densité apparente) ont été établies par les personnels du réseau RENECOFOR. Toutes les informations nécessaires sur les protocoles utilisés peuvent être consultées dans Ponette et al. (1997).

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II.3. Conditionnement des échantillons

Le traitement physique de la matrice peut provoquer des pertes involontaires en HAP légers en raison de leur volatilité. Le séchage à l’étuve est souvent utilisé avant toute quantification des HAP.

Berset et al. (1999) ont analysé des échantillons de sol séchés dans l’étuve entre 25°C et 40°C. Ils ont montré qu’il n’y avait pas de perte significative (séchage dans l’étuve) pour tous les HAP (sauf pour le naphtalène), ces pertes deviennent plus importantes quand la température dépasse 40°C.