Dans le cadre d’un partenariat entre l’Andra et l’INRAE de Nancy (institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement), un site expérimental instrumenté a été implanté en 2011 dans la forêt domaniale de Montiers-sur-Saulx (55).
La présence sur un même site expérimental d’une tour à flux, de stations de suivi biogéochimique présentant un même peuplement végétal sur trois sols différents, et d’un dispositif de manipulation de l’écosystème, en font un site particulièrement unique et d’intérêt pour la communauté scientifique.
Ainsi, en 2020, l’INRAE, sur ses fonds propres, a complété le site avec la construction d’un dispositif de toit amovible permettant de simuler une sécheresse par exclusion des pluies pendant une partie de l’année.
Ce site fait partie de différents réseaux scientifiques nationaux ou internationaux tels que le SOERE F-ORE-T, AnaEE et ICOS.
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La forêt de Montiers est une futaie de hêtres, située entre 300 et 400m d’altitude, représentative des écosystèmes forestiers présents sur le territoire, et en constitue un des plus grands massifs avec près de 2 000 hectares. Géré par l’état depuis plus de 200 ans, sa superficie n’a que peu évolué au cours du temps, faisant de ce massif un écosystème historiquement et géographiquement stable.
La géologie du site consiste en la superposition de deux roches-mères : une roche calcaire formée lors de la sédimentation du Bassin parisien datant du Tithonien (-145 Ma), surmontée d’une roche détritique datant du Valanginien (-135 Ma), de composition complexe (limons, argiles et sables grossiers plus ou moins ferrugineux, avec des nodules de fer) résultant d’apports de sédiments variés. La variabilité spatiale de son épaisseur, voire l’absence de cette roche détritique est à l’origine d’une grande diversité de sols sur une superficie relativement restreinte, au sein d’une forêt dont les peuplements sont globalement homogènes.
Le site expérimental qui y a été installé, dit « site de Montiers », couvre 143 hectares divisés en deux (toposéquences*) : une de 73 ha où sont installés plusieurs dispositifs d'observations et une autre de 70 ha non instrumentée mais disponible pour d’autres projets d'études scientifiques. Ce site offre l'opportunité d'observer l'environnement selon une approche d'écologie fonctionnelle intégrée permettant d'étudier, sur le long terme, les interactions entre les différents compartiments de l’écosystème forestier. Pour cela, le site est équipé d’une tour à flux et de trois stations « sols » de suivi biogéochimique, d’1 ha chacune, implantées sur trois types de sols différents mais dans des peuplements forestiers similaires.
Les équipements du site expérimental permettent l’analyse et le suivi des cycles biogéochimiques, c’est-à-dire les échanges de matières et d’énergie au sein de l’écosystème forestier. Le devenir des puits et sources d’éléments, ainsi que leur risque de contamination, est l'un des enjeux majeurs d'une gestion durable de ces écosystèmes dans le contexte actuel de changements climatiques et de modifications anthropiques. Le couplage des outils présents sur ce site expérimental permet de mieux comprendre les mécanismes contribuant à la circulation permanente de l’eau et des éléments chimiques entre les compartiments (sol, arbres, atmosphère) de l’écosystème. Les recherches menées sur ces stations portent à la fois sur les stocks et les flux d’énergie et d’éléments nutritifs nécessaires à la croissance des arbres (carbone, eau, azote…), mais également sur les éléments chimiques isotopiquement stables, analogues de certains radioéléments présents dans les déchets radioactifs. Les mesures faites sur le site contribuent à l’étude des paramètres qui influent sur la production de biomasse, le stockage de carbone, la préservation de la qualité de l’eau et des sols, et sur le maintien de la biodiversité, mais aussi à la compréhension des différents processus de transferts entre les compartiments de l’écosystème. Le site permet ainsi de fournir les données d’entrée nécessaires au calage des modèles de transfert utilisés en radioécologie.
Les objectifs des recherches menées sur le site concernent :
- les cycles de l’eau, du carbone, des éléments majeurs et traces et l’effet du sol sur ces cycles ;
- la croissance du peuplement de hêtre ainsi que la diversité microbienne en fonction du type de sol ;
- la sensibilité de l’écosystème forestier au changement climatique ;
- la définition des pratiques de gestion forestière durable, adaptées aux différents types de sols et au changement climatique.
* succession de sols résultant du relief
