Étude de la décomposition des racines de conifères digue de fermeture du barrage de Casterino : rapport d'étape après 10 ans de décomposition et compte rendu après l'intervention d'octobre 2018 - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement
Rapport Année : 2019

Conifer tree root decomposition in the earthen dike of Castérino (French Alps).

Étude de la décomposition des racines de conifères digue de fermeture du barrage de Casterino : rapport d'étape après 10 ans de décomposition et compte rendu après l'intervention d'octobre 2018

Résumé

Trees growing on earth dikes and dams may cause damages particularly with their root system developing in the earthen fill. The decomposition of roots from two tree species (Scots pine and European larch) was studied in the dike of Castérino (French Alps) during 10 year. Root segments of 5 diameter classes (2 to 10 cm) were initially buried 50cm deep at the foot of the dike, and their decomposition monitored every 3 years for visual, physical and chemical (properties, damages to bark and wood and biotic agents. The degradation was progressive and accelerated in the last 3 years period, and was faster for small diameters and for Scots pine compared to larger roots and Larch, respectively. Wood density decreased from 20% for both species after 6 years and from 40 to 70% after 10 years, and its impregnability increased in the same proportions. Near Infra-Red Spectroscopy shown changes in wood chemical composition as soon as 2 years after burying, accelerating after 4 years. Bark was degraded and easily removed from wood after 10 years whatever the sample. Fungus developing at wood surface and under the bark contributed to the degradation. Despite these observed and measured transformations , even after 10 years, sample volumes were unchanged and the wood was hard. Root decomposition in this Mountain environment was far slower than in similar experiments in hotter and wetter environments (low Alpine and Mediterranean flood plains) due to a reduced hot season favourable to biotic agents activity. Although no real pipe was created at this level of decomposition, the void existing between the wood and the bark, and the fragmentation of the bark, may allow water to circulate along the roots far inside the dike and impregnate the earthen fill. This experiment must be extended for some additional years.
Contexte et objectifs: Lorsque des arbres poussent sur des digues ou barrages en terre, leurs racines se développent dans l'ouvrage et peuvent contribuer à le détériorer: soit lors du déracinement des arbres par le vent, soit par décompactage du matériau, soit lorsque les arbres meurent ou sont coupés, par leur décomposition qui laisse des vides dans le corps de l'ouvrage. Ce rapport fait le bilan, au bout de neuf années, du dispositif de suivi de la dégradation de racines de pin sylvestre et de mélèze enfouies dans le sol à proximité de la digue de fermeture du barrage de Castérino (Alpes Maritimes 06, France). Méthodes : Pour chaque espèce, six groupes d'échantillons de racines, comportant chacun différents diamètres (2 ; 3 ; 5 ; 8 et 10 cm) ont été enterrés en 2009 à 50 cm de profondeur dans un matériau très proche de celui de la digue, et à proximité immédiate de celle-ci. En 2011, 2013, 2015 et 2018, les échantillons ont été retirés du sol, observés et pesés. Puis ils ont été remis en place sauf un des groupes à chaque fois, qui a été définitivement retiré et ramené au laboratoire afin de subir des mesures et analyses complémentaires après séchage. La dégradation des racines est évaluée par différentes méthodes : aspect visuel, test de dureté du bois par résistance à la pénétration d'une lame calibrée, poids et densité des échantillons au moment de leur déterrage et, pour le groupe retiré à chaque mesure, poids et densité après séchage, et enfin analyses chimiques et spectroscopie infra-rouge. Résultats: L'aspect visuel des racines montre une dégradation superficielle progressive, à peine amorcée en 2011, s'accélérant ou se poursuivant entre 2013 et 2018. Cette dégradation, plus rapide en moyenne sur les racines de petite dimension (2 et 3 cm de diamètre), se traduit par divers symptômes : (1) le décollement des écorces et leur ramollissement, ou leur exfoliation en petites plaques fines, parfois leur perte partielle au moment du déterrage; (2) la prolifération, sous l'écorce et sur les faces, de mycéliums de champignons qui deviennent avec le temps plus adhérents et plus denses; (3) la pénétration et l'installation, sous l'écorce, de fines racines provenant de végétaux voisins. Le phénomène est quasi généralisé chez le pin sylvestre et fréquent chez le mélèze. Il contribue au décollement de l'écorce, et parfois à sa fragmentation. On note parallèlement une moindre résistance du bois à la pénétration de la lame. Le pin sylvestre perd plus rapidement et régulièrement sa dureté et sa densité que le mélèze. Ce dernier n'a quasiment pas perdu de dureté sur les 5 dernières années. La perte de densité du bois frais et sec s'accélère avec le temps : -20% pour les deux espèces après 6 ans et -40 à -70% après 10 ans, la perte étant d'autant plus forte que le diamètre est petit chez le pin sylvestre. La densité des échantillons et leur capacité d'imbibition, ainsi que la réponse de leur bois en spectroscopie proche infra-rouge, montrent des transformations chimiques significatives dès deux ans de séjour dans le sol, ayant peu évolué à 4 ans mais s'accélérant entre 4 et 6 ans. Conclusion: La vitesse de dégradation des racines est moins rapide dans cette zone de montagne que celle observée pour différents feuillus ou résineux en zone de plaine humide ou méditerranéenne. En cause sans doute, la période estivale, favorable aux décomposeurs que sont les insectes, champignons et bactéries, qui est beaucoup plus courte en montagne. Au bout de 10 années sous terre, le bois des deux espèces reste assez dur et cohérent, et ne s'est pas encore décomposé en profondeur. Mais on peut noter une dégradation avancée de l'écorce des petits diamètres et leur forte perte de densité, et un décollement assez généralisé des écorces de tous les diamètres par rapport au bois. L'intervalle entre bois et écorce est susceptible de favoriser la circulation d'eau. L'eau ainsi confinée sous l'écorce ne pourrait pas entraîner directement des matériaux, mais pourrait s'échapper à l'occasion de défauts dans l'écorce créés par les radicelles qui la pénètrent. Ce serait suffisant pour imbiber les matériaux alentour, initier des zones d'érosion interne, ou pour pénétrer, le long des racines, dans un matériau par ailleurs imperméable. Le dispositif doit être maintenu encore quelques années et ré-analysé dans 3 ans, pour espérer détecter le début de décomposition du bois, qui ne devrait plus tarder.
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Dates et versions

hal-02609823 , version 1 (16-05-2020)

Identifiants

Citer

M. Vennetier, C. Zanetti, Maxime Cailleret, G. Bambara. Étude de la décomposition des racines de conifères digue de fermeture du barrage de Casterino : rapport d'étape après 10 ans de décomposition et compte rendu après l'intervention d'octobre 2018. irstea. 2019, pp.37. ⟨hal-02609823⟩
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